The asam fosfatidat atau phosphatidate , adalah fosfolipid milik keluarga dari gliserofosfolipid atau phosphoglycerides, yang hadir dalam semua membran biologis. Ini adalah fosfolipid paling sederhana dan berfungsi sebagai prekursor gliserofosfolipid lain yang lebih kompleks, meskipun tidak ditemukan dalam jumlah besar.
Dalam E. coli, misalnya, ia mewakili kurang dari 0,5% total fosfolipid dalam membran plasma dan berubah dengan cepat karena perannya sebagai perantara biosintetik.
Representasi Fisher untuk Asam Fosfatidat (Sumber: Mzaki via Wikimedia Commons)
Prekursor fosfolipid ini dibentuk oleh asilasi gugus hidroksil gliserol 3-fosfat dengan dua molekul asam lemak aktif dan diyakini ada di hampir semua membran biologis.
Cardiolipin, fosfolipid penting yang ada di membran mitokondria dan membran plasma bakteri dan archaea, terdiri dari dua molekul asam fosfatidat yang terikat pada molekul gliserol.
Asam lisofosfatidat, yaitu molekul asam fosfatidat yang tidak memiliki gugus asil, berpartisipasi sebagai molekul perantara dalam banyak proses pensinyalan ekstraseluler.
Struktur kimia
Seperti kebanyakan fosfolipid, asam fosfatidat adalah molekul amphipathic dengan dua ujung hidrofilisitas yang berlawanan: ujung kutub hidrofilik dan ekor apolar hidrofobik.
Seperti disebutkan sebelumnya, ini adalah fosfolipid paling sederhana, karena "kepala" atau gugus polar-nya hanya terdiri dari gugus fosfat yang terikat pada karbon pada posisi 3 molekul gliserol.
Ekor apolar mereka dibentuk oleh dua rantai asam lemak yang diesterifikasi ke karbon pada posisi 1 dan 2 dari gliserol 3-fosfat. Asam lemak ini memiliki panjang dan derajat kejenuhan yang bervariasi.
Biasanya, panjang asam lemak yang terikat berkisar antara 16 sampai 24 atom karbon; dan telah ditentukan bahwa asam lemak yang melekat pada karbon 2 biasanya tidak jenuh (adanya ikatan rangkap karbon-karbon), meskipun hal ini tergantung pada organisme yang dipertimbangkan, karena dalam plastida tumbuhan ini adalah asam lemak jenuh.
Biosintesis
Biosintesis asam fosfatidat adalah titik cabang dari sintesis gliserofosfolipid lainnya. Ini dimulai dengan aktivasi asam lemak dengan penambahan porsi CoA, reaksi yang dikatalisis oleh asil-CoA sintetase, yang menghasilkan asil-KoA.
Ada isoform berbeda dari enzim ini yang ditemukan di retikulum endoplasma dan di mitokondria, tetapi reaksi terjadi dengan cara yang sama seperti pada prokariota.
Langkah "berkomitmen" pertama dari jalur biosintetik adalah transfer molekul asil-KoA ke gliserol 3-fosfat, reaksi yang dikatalisis oleh asiltransferase gliserol 3-fosfat yang terkait dengan membran luar mitokondria dan dengan retikulum endoplasma.
Produk dari reaksi ini, asam lisofosfatidat (karena hanya memiliki satu rantai hidrokarbon), diperkirakan dipindahkan dari mitokondria ke retikulum endoplasma untuk melakukan reaksi asilasi kedua.
Ringkasan grafis dari sintesis Asam Fosfatidat (Sumber: Krishnavedala via Wikimedia Commons)
Enzim yang mengkatalisis langkah ini dikenal sebagai 1-acylglycerol 3-phosphate acyltransferase, berlimpah di membran retikulum endoplasma dan secara khusus mentransfer asam lemak tak jenuh ke karbon pada posisi 2 dari molekul 1-asilgliserol 3-fosfat.
Asam fosfatidat yang terbentuk dapat dihidrolisis oleh asam fosfatase fosfatidat menjadi 1,2-diasilgliserol, yang kemudian dapat digunakan untuk sintesis fosfatidilkolin dan fosfatidiletanolamina.
Cara produksi lainnya
Jalur alternatif untuk produksi asam fosfatidat yang melibatkan "daur ulang" molekul 1,2-diasilgliserol berkaitan dengan partisipasi enzim kinase spesifik yang mentransfer gugus fosfat ke karbon pada posisi 3 diasilgliserol.
Lainnya adalah dari hidrolisis fosfolipid lain, yang dikatalisis oleh enzim yang dikenal sebagai fosfolipase. Contoh dari proses ini adalah produksi asam fosfatidat dari fosfatidilkolin berkat aksi fosfolipase D, yang menghidrolisis ikatan antara kolin dan gugus fosfat 1,2-diasilgliserol 3-fosfat.
Biosintesis pada tumbuhan
Produksi asam fosfatidat pada tumbuhan dikaitkan dengan empat kompartemen sel tumbuhan yang berbeda: plastida, retikulum endoplasma, mitokondria, dan kompleks Golgi.
Langkah pertama dalam jalur adalah sama seperti yang dijelaskan sebelumnya, dan asiltransferase gliserol 3-fosfat berpartisipasi di setiap kompartemen untuk mentransfer gugus asil-KoA yang diaktifkan ke karbon 1 dari molekul gliserol 3-fosfat.
Sintesis diselesaikan oleh enzim yang disebut lisofosfatidat asam asiltransferase setelah transfer gugus asil lain ke posisi C3 asam lisofosfatidat.
Dalam plastida tumbuhan, enzim ini secara selektif mentransfer asam lemak jenuh dengan panjang yang sesuai dengan 16 atom karbon. Ini adalah atribut khusus dari lipid yang disintesis dalam organel ini.
fitur
Asam fosfatidat adalah prekursor fosfolipid untuk banyak fosfolipid, galaktolipid, dan trigliserida di banyak organisme. Oleh karena itu, ini adalah molekul penting untuk sel, meskipun tidak memenuhi fungsi struktural langsung.
Pada hewan, salah satu produk hidrolisis enzimatisnya, 1,2-diasilgliserol, digunakan untuk pembentukan triasilgliserida atau trigliserida melalui transesterifikasi dengan molekul asam lemak aktif ketiga (terkait dengan bagian CoA).
Trigliserida adalah molekul cadangan energi penting untuk hewan, karena oksidasi asam lemak yang ada di dalamnya mengarah pada pelepasan sejumlah besar energi dan prekursor serta zat antara di jalur metabolisme lainnya.
Produk lain dari hidrolisisnya, asam lisofosfatidat, adalah pembawa pesan kedua yang penting dalam beberapa jalur pensinyalan ekstraseluler yang melibatkan pengikatannya ke reseptor di permukaan sel lain yang terlibat dalam tumorigenesis, angiogenesis, dan respons imun, antara lain.
Fungsinya sebagai molekul pensinyalan antara lain partisipasinya dalam induksi proliferasi sel, penurunan apoptosis, agregasi trombosit, kontraksi otot polos, kemotaksis, invasi sel tumor, dan lain-lain.
Pada bakteri, asam fosfatidat diperlukan selama proses pertukaran fosfolipid membran yang menyediakan sel dengan molekul "osmoprotektif" yang dikenal sebagai "oligosakarida yang diturunkan dari membran".
Referensi
- Koolman, J., & Roehm, K. (2005). Color Atlas of Biochemistry (edisi ke-2nd). New York, AS: Thieme.
- Luckey, M. (2008). Biologi struktur membran: dengan dasar biokimia dan biofisik. Cambridge University Press
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biochemistry (edisi ke-3rd). San Francisco, California: Pearson.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (edisi ke-28). McGraw-Hill Medical.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Lehninger Biokimia. Omega Editions (edisi ke-5). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
- Rawn, JD (1998). Biokimia. Burlington, Massachusetts: Penerbit Neil Patterson.
- Vance, JE, & Vance, DE (2008). Biokimia lipid, lipoprotein dan membran. Dalam New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (edisi ke-4th). Elsevier.