DIACYLOGLICEROL: BUDOWA, BIOSYNTEZA, FUNKCJE - BIOLOGIA - 2025

Diacyloglicerolu lub 1,2-diacyloglicerol , jest związkiem pośrednim w syntezie fosfolipidów należących do grupy glicerofosfolipidów lub fosfoglicerydy, prostej cząsteczki lipidów, które mają wspólną cechę mając cząsteczkę glicerol do głównego szkieletu.

Jest to kluczowe dla wszystkich organizmów żywych, do tego stopnia, że ​​produkty genetyczne niezbędne do jego syntezy są niezbędne dla żywotności komórek, a ich poziom jest ściśle regulowany w komórce.

Projekcja Fishera dla Diacyloglicerolu (źródło: Mzaki via Wikimedia Commons)

Bakterie, drożdże, rośliny i zwierzęta są zdolne do metabolizowania diacyloglicerolu i wydobywania energii z kwasów tłuszczowych zestryfikowanych do dwóch atomów węgla, więc stanowi on także rezerwuar energii.

Diacyloglicerol uczestniczy zarówno w tworzeniu struktury dwuwarstwy lipidowej tworzącej wszystkie błony biologiczne, jak również w pośrednim metabolizmie innych lipidów oraz w różnych szlakach sygnałowych jako drugi przekaźnik.

Jego aktywowana pochodna, CDP-diacyloglicerol (CDP jest analogiem ATP, wysokoenergetycznej cząsteczki), jest ważnym prekursorem w syntezie wielu innych lipidów błonowych.

Wraz z odkryciem enzymów związanych z tym lipidem ustalono, że zależne od niego odpowiedzi komórkowe są dość złożone, oprócz pełnienia wielu innych funkcji, być może nieznanych, na przykład w różnych szlakach metabolicznych.

Struktura

Diacyloglicerol, zgodnie z jego lipidowym charakterem, jest związkiem amfipatycznym, ponieważ ma dwa hydrofobowe niepolarne łańcuchy alifatyczne i hydrofilowy region polarny lub „głowę”, złożony z wolnej grupy hydroksylowej.

Struktura tego związku jest dość prosta: glicerol, alkohol z trzema atomami węgla i trzema grupami hydroksylowymi, wiąże się poprzez atomy tlenu związane z atomami węgla w pozycjach 1 i 2, z dwoma łańcuchami kwasów tłuszczowych. (przez wiązania estrowe), które tworzą niepolarne łańcuchy.

Grupa polarna odpowiada zatem niezwiązanej grupie hydroksylowej, tej w pozycji C3 cząsteczki glicerolu.

Ponieważ nie posiada żadnych „dodatkowych” grup polarnych, diacyloglicerol jest małym lipidem, a jego „prosty” skład nadaje mu bardzo szczególne właściwości w spełnianiu wielu funkcji.

Biosynteza

Synteza de novo diacyloglicerolu może przebiegać na dwa sposoby:

1. Pierwsza pochodzi z mobilizacji trójglicerydów i polega na syntezie diacyloglicerolu z 3-fosforanu glicerolu.
2. Drugi pochodzi z fosforanu dihydroksyacetonu, glikolitycznego produktu pośredniego wytwarzanego w etapie katalizowanym przez enzym aldolazę, w którym 1,6-bisfosforan fruktozy jest rozszczepiany na 3-fosforan aldehydu glicerynowego i fosforan dihydroksyacetonu.

Tak czy inaczej, zarówno 3-fosforan glicerolu, jak i fosforan dihydroksyacetonu muszą przejść modyfikacje, które obejmują etapy acylacji (dodanie grup acylowych lub łańcuchów kwasów tłuszczowych), najpierw tworząc kwas lizofosfatydowy (z pojedynczym łańcuchem), a następnie kwas fosfatydowy (z dwoma łańcuchami).

Kwas fosfatydowy jest jednym z najprostszych fosfolipidów, ponieważ składa się z cząsteczki 1,2-diacyloglicerolu, do której grupa fosforanowa została przyłączona w pozycji C3 glicerolu poprzez wiązanie fosfodiestrowe.

Grupa fosforanowa w tej pozycji jest hydrolizowana przez działanie fosfohydrolaz kwasu fosfatydowego (PAP, ang. Phosphatidic Acid Phosphohydrolases).

Podczas obu dróg produkcji diacyloglicerolu łańcuchy kwasów tłuszczowych są dodawane kolejno iw oddzielnych przedziałach subkomórkowych. Jeden jest dodawany w mitochondriach i peroksysomach, a drugi w retikulum endoplazmatycznym.

Inne drogi syntezy

Diacyloglicerol jest wytwarzany nie tylko w wyniku syntezy de novo w komórkach: istnieją alternatywne szlaki, które syntetyzują go z istniejących wcześniej fosfolipidów oraz dzięki działaniu enzymów, takich jak fosfolipaza C, fosfolipaza D i syntaza sfingomieliny.

Diacyloglicerol wytwarzany tymi alternatywnymi drogami nie jest wykorzystywany do celów metabolicznych, to znaczy do pozyskiwania energii z β-utleniania kwasów tłuszczowych niepolarnych łańcuchów, ale głównie do celów sygnalizacyjnych.

cechy

Diacyloglicerol pełni wiele funkcji w różnych kontekstach komórkowych. Funkcje te obejmują m.in. jego udział jako cząsteczki prekursorowej innych lipidów, w metabolizmie energetycznym, jako wtórny przekaźnik oraz funkcje strukturalne.

Jako lipid prekursorowy

Stwierdzono, że diacyloglicerol może być prekursorem innych fosfolipidów, w szczególności fosfatydyloetanoloaminy i fosfatydylocholiny. Proces zachodzi poprzez przeniesienie aktywowanych alkoholi do grupy hydroksylowej w pozycji C3 cząsteczki diacyloglicerolu.

Lipid ten można również stosować do wytwarzania triglicerydów przez estryfikację innego kwasu tłuszczowego do węgla w pozycji 3 części glicerolowej, reakcji katalizowanej przez transferazy acylowe diacyloglicerolu występujące w retikulum endoplazmatycznym lub w błonie komórkowej.

Dzięki działaniu enzymów kinaz diacyloglicerolowych diacyloglicerol może być cząsteczką prekursorową kwasu fosfatydowego dzięki połączeniu grupy fosforanowej na węglu C3; kwas fosfatydowy z kolei jest jednym z podstawowych prekursorów większości glicerofosfolipidów.

Metaboliczny

Diacyloglicerol działa nie tylko jako cząsteczka prekursorowa dla innych fosfolipidów, do których do hydroksylu w pozycji C3 można dodać grupy o różnym charakterze, ale jedną z jego głównych funkcji jest także służenie jako źródło kwasów tłuszczowych do pozyskiwania energii przez β-utlenianie.

Strukturalny

Podobnie jak inne lipidy obecne w błonach biologicznych, diacyloglicerol ma między innymi implikacje strukturalne, które czynią go ważnym dla tworzenia dwuwarstw i innych równie ważnych lipidów ze strukturalnego punktu widzenia.

W sygnalizacji komórkowej

Wiele sygnałów wewnątrzkomórkowych, które pojawiają się w odpowiedzi na różnego rodzaju bodźce, powoduje natychmiastowe wytwarzanie cząsteczek diacyloglicerolu, dla których komórka wykorzystuje wiele białek odpowiedzialnych za sygnalizację zależną od diacyloglicerolu.

Ta „ścieżka” sygnalizacyjna obejmuje produkcję, eliminację i odpowiedź. Następnie przez modyfikację diacyloglicerolu w błonach wyznacza się czas trwania i intensywność danego sygnału.

Ponadto diacyloglicerol wytwarzany podczas hydrolizy fosfatydyloinozytolu i jego fosforylowanych pochodnych jest ważnym drugim przekaźnikiem szlaków sygnałowych wielu hormonów u ssaków.

Bibliografia

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Podstawowa biologia komórki. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Carrasco, S. i Mérida, I. (2006). Diacyloglicerol, gdy prostota staje się złożona. Trends in Biochemical Sciences, 1–10.
3. Fox, SI (2006). Human Physiology (9th ed.). Nowy Jork, USA: McGraw-Hill Press.
4. Rawn, JD (1998). Biochemia. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
5. Vance, JE i Vance, DE (2008). Biochemia lipidów, lipoprotein i błon. W New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4. wyd.). Elsevier.