חומצה phosphatidic או phosphatidate , הוא פוספוליפיד השייכים למשפחת פוספוגליצריד או phosphoglycerides, אשר נמצאים בכל ממברנות ביולוגיות. זהו הפוספוליפיד הפשוט ביותר ומתפקד כמבשר לליצרופוספוליפידים מורכבים יותר, אם כי הוא אינו נמצא בכמויות גדולות.
באי קולי, למשל, הוא מייצג פחות מ- 0.5% מכלל הפוספוליפידים בקרום הפלזמה ומשתנה במהירות בגלל תפקידו כחומר ביו-סינטטי.
ייצוג פישר לחומצה פוספטידית (מקור: Mzaki באמצעות Wikimedia Commons)
פוספוליפיד מבשר זה נוצר על ידי האצילציה של קבוצות ההידרוקסיל של גליצרול 3-פוספט עם שתי מולקולות חומצות שומן מופעלות ונחשבים שהוא קיים כמעט בכל הממברנות הביולוגיות.
קרדיוליפין, פוספוליפיד חשוב שנמצא בקרום המיטוכונדריאלי ובקרום הפלזמה של חיידקים וארכיאאה, מורכב משתי מולקולות חומצה פוספטידית המחוברות למולקולת גליצרול.
חומצה ליסופוספדיתית, כלומר מולקולת חומצה פוספטידית נטולת קבוצת acyl, משתתפת כמולקולת ביניים בתהליכי איתות רבים מחוץ לתאים.
מבנה כימי
כמו רוב הפוספוליפידים, חומצה פוספטידית היא מולקולה אמפיפטית עם שני קצוות של הידרופיליות הפוכה: קוטב קוטבי הידרופילי וזנבים אפולארים הידרופוביים.
כפי שנדון לעיל, זהו הפוספוליפיד הפשוט ביותר, מכיוון ש"הראש "או קבוצת הקוטב שלו מורכבים אך ורק מקבוצת הפוספט המחוברת לפחמן במצב 3 של מולקולת גליצרול.
הזנבות האפולאריים שלהם נוצרים על ידי שתי שרשראות חומצות שומן המועתרות לפחמימות במיקומים 1 ו -2 של גליצרול 3-פוספט. לחומצות שומן אלו אורכים ודרגות הרוויה משתנות.
בדרך כלל אורך חומצות השומן המצורפות נע בין 16 ל -24 אטומי פחמן; ונקבע כי חומצת השומן המחוברת לפחמן 2 היא בדרך כלל בלתי רוויה (נוכחות של קשרים כפולים פחמן-פחמן), אם כי זה תלוי באורגניזם הנחשב, שכן בפלסטידים צמחיים מדובר בחומצת שומן רוויה.
ביוסינתזה
הביוסינתזה של חומצה פוספטידית היא נקודת הענף של הסינתזה של יתר הגליקרופוספוליפידים. זה מתחיל בהפעלת חומצות שומן על ידי תוספת של חלק מ- CoA, תגובה מנותזת על ידי סינתזת acyl-CoA, המייצרת acyl-CoA.
קיימות איזופורמות שונות של אנזים זה שנמצאות בתכנית האנדופלסמה ובמיטוכונדריה, אך התגובות מתרחשות באותה צורה כמו בפרוקריוטים.
השלב ה"התחייב "הראשון במסלול הביוסינתטי הוא העברת מולקולת acyl-CoA לגליצרול 3-פוספט, תגובה המנותזת על ידי acyltransferase 3-פוספט גליצרול הקשורים לקרום החיצוני של המיטוכונדריה ועם הרטיקולום אנדופלזם.
התוצר של תגובה זו, חומצה ליזופוספטידדית (מכיוון שיש בה רק שרשרת פחמימנית אחת), נחשב שמועבר מהמיטוכונדריה לתכנית הרשת האנדופלסמית על מנת לבצע את תגובת האצילציה השנייה.
סיכום גרפי של הסינתזה של חומצה פוספטידית (מקור: קרישנוואלה דרך Wikimedia Commons)
האנזים המזרז שלב זה מכונה 1-acylglycerol 3-phosphate acyltransferase, בשפע בקרום ה- reticulum endoplasmic ומעביר באופן ספציפי חומצות שומן בלתי-רוויות לפחמן במצב 2 של מולקולת 1-acylglycerol 3-phosphate.
את החומצה הפוספטידית שנוצרה כך ניתן לבצע הידרוליזה על ידי חומצה פוספטידית פוספטאז ל- 1,2-דיאקילגלייזרול, אשר לאחר מכן ניתן להשתמש בו לסינתזה של פוספטידילכולין ופוספטידיל-מתנולמין.
דרכי ייצור אחרות
מסלול אלטרנטיבי לייצור חומצה פוספטידית הכרוך ב"מיחזור "של מולקולות 1,2-דיאקיל-גליצרול קשור בהשתתפותם של אנזימים קינאזיים ספציפיים המעבירים קבוצות פוספט לפחמן בעמדה 3 של דיאציל-גליצרול.
אחרת היא מהידרוליזה של פוספוליפידים אחרים, המנותזים על ידי אנזימים הידועים כזרחן. דוגמה לתהליך זה היא ייצור חומצה פוספטידית מפוספטידילכולין בזכות פעולתו של פוספוליפאז D, שממצה הידרוליזציה של הקשר בין כולין לקבוצת הפוספט של 1,2-דיאקילגלצירול 3-פוספט.
ביוסינתזה בצמחים
ייצור חומצות פוספטידיים בצמחים קשור לארבעה תאים שונים של תאים צמחיים: הפלסטידים, הרטיפלום האנדופלמזי, המיטוכונדריה ומתחם גולגי.
השלב הראשון במסלול זהה לתאר קודם, וגליצרול 3-פוספט acyltransferase משתתף בכל תא להעברת קבוצת acyl-CoA המופעלת לפחמן 1 של מולקולת 3-פוספט של גליצרול.
הסינתזה הושלמה על ידי אנזים הנקרא חומצה ליסופוספטידית acyltransferase לאחר העברת קבוצת acyl אחרת למצב C3 של חומצה ליסופוספטידית.
בפלסטידים של צמחים, אנזים זה מעביר באופן סלקטיבי חומצות שומן רוויות באורך המקביל עם 16 אטומי פחמן. זוהי תכונה מסוימת של הליפידים המסונתזים באברונים אלה.
מאפיינים
חומצה פוספטידית היא המבשר פוספוליפיד להרבה פוספוליפידים, גלקטוליפידים וטריגליצרידים באורגניזמים רבים. לכן זוהי מולקולה חיונית לתאים, אם כי היא אינה ממלאת פונקציות מבניות ישירות.
אצל בעלי חיים, אחד מתוצרי ההידרוליזה האנזימטית שלו, 1,2-דיאקילגלצירול, משמש ליצירת טריאציל-גליצרידים או טריגליצרידים על ידי טרנס-אסטרציה עם מולקולת חומצת שומן מופעלת (הקשורה לחלק CoA).
הטריגליצרידים הם מולקולות חשובות של עתודות אנרגיה לבעלי חיים, שכן חמצון חומצות השומן הקיימות בהן מוביל לשחרור כמויות גדולות של אנרגיה ושל מבשרי ביניים בנתיבים מטבוליים אחרים.
תוצר נוסף של ההידרוליזה שלו, חומצה ליזופוספטידית, הוא שליח שני חשוב בכמה מסלולי איתות חוץ תאיים המערבים את קשירתו לקולטנים על פני תאים אחרים המעורבים בגידול, אנגיוגנזה ותגובות חיסון, בין היתר.
תפקידיה כמולקולת איתות כוללים את השתתפותה בהשראת ריבוי תאים, ירידה באפופטוזיס, צבירת טסיות דם, התכווצות שרירים חלקים, כימוטקסיס, פלישה לתאי הגידול ועוד.
בחיידקים יש צורך בחומצה פוספטידית במהלך החלפת פוספוליפיד ממברנה המספקת לתא מולקולות "אוסמו-מוגנות" המכונות "אוליגוזכרידים הנגזרים ממברנה."
הפניות
- Koolman, J., & Roehm, K. (2005). אטלס צבעי ביוכימיה (מהדורה שנייה). ניו יורק, ארה"ב: Thieme.
- Luckey, M. (2008). ביולוגיה מבנית ממברנת: עם יסודות ביוכימיים וביו-פיזיים. הוצאת אוניברסיטת קיימברידג '
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). ביוכימיה (מהדורה שלישית). סן פרנסיסקו, קליפורניה: פירסון.
- מוריי, ר., בנדר, ד., בוטם, ק., קנלי, פ., רודוול, ו., וייל, פ. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (מהדורה 28). מקגרו היל רפואי.
- נלסון, DL ו- Cox, MM (2009). עקרונות לינגינגר של ביוכימיה. מהדורות אומגה (מהדורה חמישית). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
- ראון, ג'יי.די (1998). בִּיוֹכִימִיָה. ברלינגטון, מסצ'וסטס: הוצאת ניל פטרסון.
- Vance, JE, & Vance, DE (2008). ביוכימיה של ליפידים, ליפופרוטאינים וממברנות. בספר ביו-כימיה חדש מקיף 36 (מהדורה רביעית). אלזביאר.