- estructura
- Grup cap: l'inositol
- cues apolars
- formació
- Síntesi de novo
- Síntesi dels seus derivats
- funcions
- Estructurals
- En la senyalització cel·lular
- referències
El fosfatidilinositol és un fosfolípid de la família dels glicerofosfolípids o fosfoglicèrids, que estan presents en les membranes biològiques. Constitueix prop de l'10% de l'contingut total de fosfolípids en una cèl·lula mitjana.
És comú a la cara interna de la membrana plasmàtica de molts eucariotes i procariotes. En els mamífers i altres vertebrats, enriqueix especialment les membranes de les cèl·lules cerebrals; i va ser en aquests teixits on va ser observat per primera vegada per Folch i Wooley en 1942.
Representació clàssica de l'fosfatidilinositol (Font: NEUROtiker via Wikimedia Commons)
La seva estructura química, així com la d'alguns dels seus derivats fosforilats, va ser determinada pel grup de recerca de Ballou entre els anys 1959 i 1961.
Té importants funcions estructurals, relacionades amb la seva abundància a les membranes, però a més és una important font de segons missatgers que tenen importants implicacions en els processos de senyalització cel·lulars que són disparats per nombrosos i diversos estímuls especials.
La seva forma glicosilada participa en la modificació covalent de proteïnes que els permet unir-se a les membranes a través d'unes estructures lipídiques anomenades "àncores" GPI (glicosilfosfatidilinositol).
estructura
A l'igual que la major part dels lípids de membrana, el fosfatidilinositol és una molècula amfipàtica, és a dir, és una molècula amb un extrem polar hidrofílic i un altre extrem apolar de naturalesa hidrofòbica.
La seva estructura general es basa en un esquelet de 1,2-diacil glicerol 3-fosfat, on les dues cadenes d'àcids grassos esterificades en els carbonis de les posicions 1 i 2 representen les cues apolars, i el grup fosfat, unit a el grup " cap ", representa la regió polar.
Grup cap: l'inositol
Una molècula d'inositol unida per mitjà d'un enllaç fosfodiéster a el grup fosfat en el carboni de la posició 3 de la molècula de glicerol representa el grup "cap" d'aquest fosfolípid.
L'inositol és un derivat de l'ciclohexà que posseeix tots els seus àtoms de carboni (6) units cadascun a un grup hidroxil. Pot provenir dels aliments consumits en la dieta, de la ruta de síntesi de novo o del seu propi reciclatge. Les cèl·lules cerebrals, així com altres teixits en menor proporció, el produeixen a partir de la glucosa 6-fosfat.
L'estructura de molts dels derivats de l'fosfatidilinositol no són més que una molècula de fosfatidilinositol a la qual s'han afegit grups fosfat en algun dels grups hidroxil de la porció inositol.
cues apolars
Les cadenes hidrocarbonades de les cues apolars poden tenir longituds variables des de 16 fins a més o menys 24 àtoms de carboni, depenent de l'organisme de què es tracti.
Aquestes cadenes poden ser saturats (enllaços senzills carboni - carboni) o insaturats (enllaços dobles carboni - carboni; monoinsaturats o poliinsaturats) i, a l'igual que altres fosfolípids derivats de l'àcid fosfatídic, la de l'àcid gras en la posició C2 de l'glicerol 3-fosfat sol ser insaturat.
Normalment aquests lípids posseeixen cadenes d'àcids grassos corresponents a àcid esteàric i àcid araquidònic, de 18 i 20 àtoms de carboni, un saturat i l'altre insaturat, respectivament.
formació
El fosfatidilinositol, com altres fosfolípids, és format a partir d'àcid fosfatídic, un fosfolípid senzill l'estructura es caracteritza per dues cues apolars i un cap polar composta únicament pel grup fosfat unit a l'carboni en posició 3 de l'glicerol.
Síntesi de novo
Per a la formació de novo de fosfatidilinositol, l'àcid fosfatídic reacciona amb CTP (trifosfat de citidina), una molècula d'alta energia anàloga a l'ATP, i forma CDP-diacilglicerol, que és un precursor comú en la ruta de l'fosfatidilinositol i els seus derivats, de l' fosfatidilglicerol i de l'difosfatidilglicerol o la cardiolipina.
La reacció en qüestió és catalitzada per l'enzim CDP-diacilglicerol sintasa, que té una ubicació subcel·lular dual que involucra la fracció microsomal ia la membrana mitocondrial interna.
El fosfatidilinositol sorgeix, posteriorment, a partir d'una reacció de condensació entre una molècula d'inositol i una de CDP-diacilglicerol resultant de el pas anterior.
Aquest pas és catalitzat per una fosfatidilinositol sintasa (CDP-diacilglicerol: mioinositol 3-fosfatidil transferasa), un enzim associada amb la membrana de l'reticle endoplàsmic de les cèl·lules de mamífer.
La reacció que representa el pas limitant d'aquest procés és en realitat la de la formació de l'inositol a partir de glucosa 6-fosfat, que ha d'ocórrer "aigües amunt" de la ruta biosintètica.
Síntesi dels seus derivats
Els derivats fosforilats de l'fosfatidilinositol són produïts per un grup d'enzims denominat fosfatidilinositol quinases, que s'encarreguen d'unir grups fosfats als grups hidroxils de la porció inositol de l'lípid precursor.
funcions
Estructurals
A l'igual que la fosfatidilserina i el fosfatidilglicerol, el fosfatidilinositol compleix múltiples funcions. Té importants implicacions estructurals, ja que forma part de les bicapes lipídiques que conformen les diferents i multifuncionals membranes biològiques.
Moltes proteïnes es "uneixen" a les membranes cel·lulars a través del que es denomina "àncores GPI", que no són més que derivats glicosilats de l'fosfatidilinositol que li proporcionen a les proteïnes un "àncora" hidrofòbica que les sosté en la superfície de la membrana.
Algunes proteïnes de l'citoesquelet s'uneixen als derivats fosforilats de l'fosfatidilinositol, i aquest tipus de lípid serveix també com a nucli per a la formació de complexos proteics implicats en l'exocitosi.
En la senyalització cel·lular
Els seus derivats, per exemple, són segons missatgers en molts processos de senyalització relacionats amb hormones en els mamífers.
Dos dels missatgers secundaris més importants que deriven del que s'ha anomenat "el sistema hormona-sensible de l'fosfatidilinositol" són l'inositol 1,4,5-trifosfat (IP3 o inositol trifosfat) i el diacilglicerol, que compleixen diverses funcions "aigües baix "a la cascada.
El IP3 està implicat en la cascada de senyalització d'hormones que fan servir els sistemes de segons missatgers com, per exemple, l'adrenalina.
L'inositol és un missatger soluble que exerceix les seves funcions en el citosol, mentre que el diacilglicerol és liposoluble i roman unit a la membrana, on també exerceix funcions com a missatger.
De la mateixa manera, en plantes s'ha determinat que els derivats fosforilats de l'fosfatidilinositol també tenen importants funcions en les cascades de senyalització cel·lulars.
referències
- Antonsson, B. (1997). Phosphatidylinositol Synthase from mammalian tissues. Biochimica et Biophysica acta.
- Luckey, M. (2008). Membrane structural biology: with biochemical and biophysical foundations. Cambridge University Press.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper 's Illustrated Bioquímica (28th ed.). McGraw-Hill Medical.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger Principis de Bioquímica. Edicions Omega (5th ed.).
- Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biochemistry of lipids, lipoproteins and membranes. In New Comprehensive Bioquímica Vol. 36 (4th ed.). Elsevier.