- Struttura
- Gruppo di testa: inositolo
- Code apolari
- Formazione
- Sintesi de novo
- Sintesi dei suoi derivati
- Caratteristiche
- Strutturale
- Nella segnalazione cellulare
- Riferimenti
Il fosfatidilinositolo è una famiglia di fosfolipidi di glicerofosfolipidi o fosfogliceridi, che sono presenti nelle membrane biologiche. Costituisce circa il 10% del contenuto totale di fosfolipidi in una cellula media.
È comune all'interno della membrana plasmatica di molti eucarioti e procarioti. Nei mammiferi e in altri vertebrati, arricchisce soprattutto le membrane delle cellule cerebrali; e fu in questi tessuti che fu osservato per la prima volta da Folch e Wooley nel 1942.
Rappresentazione classica del fosfatidilinositolo (Fonte: NEUROtiker tramite Wikimedia Commons)
La sua struttura chimica, così come quella di alcuni dei suoi derivati fosforilati, è stata determinata dal gruppo di ricerca di Ballou tra il 1959 e il 1961.
Ha importanti funzioni strutturali, legate alla sua abbondanza nelle membrane, ma è anche un'importante fonte di secondi messaggeri che hanno importanti implicazioni nei processi di segnalazione cellulare che sono innescati da numerosi e diversi stimoli speciali.
La sua forma glicosilata partecipa alla modificazione covalente delle proteine che permette loro di legarsi alle membrane attraverso strutture lipidiche chiamate “ancore” GPI (glicosilfosfatidilinositolo).
Struttura
Come la maggior parte dei lipidi di membrana, il fosfatidilinositolo è una molecola anfipatica, cioè è una molecola con un'estremità polare idrofila e un'estremità non polare idrofobica.
La sua struttura generale è basata su uno scheletro 1,2-diacil glicerolo 3-fosfato, dove le due catene di acidi grassi esterificate agli atomi di carbonio nelle posizioni 1 e 2 rappresentano le code apolari, e il gruppo fosfato, attaccato al gruppo " testa ", rappresenta la regione polare.
Gruppo di testa: inositolo
Una molecola di inositolo attaccata tramite un legame fosfodiestere al gruppo fosfato al carbonio nella posizione 3 della molecola di glicerolo rappresenta il gruppo "capo" di questo fosfolipide.
L'inositolo è un derivato del cicloesano che ha tutti i suoi atomi di carbonio (6) ciascuno legato a un gruppo idrossile. Può provenire dagli alimenti consumati nella dieta, dalla via di sintesi de novo, o dal proprio riciclo. Le cellule cerebrali, così come altri tessuti in misura minore, lo producono dal glucosio 6-fosfato.
La struttura di molti dei derivati del fosfatidilinositolo non è altro che una molecola di fosfatidilinositolo a cui sono stati aggiunti gruppi fosfato in alcuni dei gruppi idrossilici della porzione di inositolo.
Code apolari
Le catene idrocarburiche delle code apolari possono avere lunghezze variabili da 16 a più o meno 24 atomi di carbonio, a seconda dell'organismo in questione.
Queste catene possono essere sature (legami singoli carbonio-carbonio) o insature (doppi legami carbonio-carbonio; monoinsaturi o polinsaturi) e, come altri fosfolipidi derivati dall'acido fosfatidico, quella dell'acido grasso in posizione C2 del glicerolo 3-fosfato di solito è insaturo.
Questi lipidi hanno solitamente catene di acidi grassi corrispondenti all'acido stearico e all'acido arachidonico, di 18 e 20 atomi di carbonio, rispettivamente uno saturo e l'altro insaturo.
Formazione
Il fosfatidilinositolo, come altri fosfolipidi, è formato dall'acido fosfatidico, un semplice fosfolipide la cui struttura è caratterizzata da due code apolari e da una testa polare composta solo dal gruppo fosfato attaccato al carbonio in posizione 3 del glicerolo.
Sintesi de novo
Per la formazione de novo del fosfatidilinositolo, l'acido fosfatidico reagisce con CTP (citidina trifosfato), una molecola ad alta energia analoga all'ATP, e forma CDP-diacilglicerolo, che è un precursore comune nella via del fosfatidilinositolo e dei suoi derivati, di fosfatidilglicerolo e difosfatidilglicerolo o cardiolipina.
La reazione in questione è catalizzata dall'enzima CDP-diacilglicerolo sintasi, che ha una doppia localizzazione subcellulare che coinvolge la frazione microsomiale e la membrana mitocondriale interna.
Il fosfatidilinositolo deriva successivamente da una reazione di condensazione tra una molecola di inositolo e una molecola CDP-diacilglicerolo risultante dalla fase precedente.
Questa fase è catalizzata da una fosfatidilinositolo sintasi (CDP-diacilglicerolo: mioinositolo 3-fosfatidil transferasi), un enzima associato alla membrana del reticolo endoplasmatico delle cellule di mammifero.
La reazione che rappresenta lo stadio limitante di questo processo è in realtà la formazione di inositolo dal glucosio 6-fosfato, che deve avvenire "a monte" della via biosintetica.
Sintesi dei suoi derivati
I derivati fosforilati del fosfatidilinositolo sono prodotti da un gruppo di enzimi chiamati fosfatidilinositolo chinasi, che sono responsabili del legame dei gruppi fosfato ai gruppi idrossilici della porzione inositolo del lipide genitore.
Caratteristiche
Strutturale
Come la fosfatidilserina e il fosfatidilglicerolo, il fosfatidilinositolo svolge molteplici funzioni. Ha importanti implicazioni strutturali, poiché fa parte dei doppi strati lipidici che compongono le diverse e multifunzionali membrane biologiche.
Molte proteine si "legano" alle membrane cellulari attraverso quelle che vengono chiamate "ancore GPI", che non sono altro che derivati glicosilati del fosfatidilinositolo che forniscono alle proteine un "ancoraggio" idrofobo che le sostiene sulla superficie della cellula. membrana.
Alcune proteine del citoscheletro si legano ai derivati fosforilati del fosfatidilinositolo e questo tipo di lipide funge anche da nucleo per la formazione di complessi proteici coinvolti nell'esocitosi.
Nella segnalazione cellulare
I suoi derivati, ad esempio, sono secondi messaggeri in molti processi di segnalazione correlati agli ormoni nei mammiferi.
Due dei più importanti messaggeri secondari che derivano da quello che è stato chiamato "il sistema del fosfatidilinositolo sensibile agli ormoni" sono l'inositolo 1,4,5-trifosfato (IP3 o inositolo trifosfato) e il diacilglicerolo, che svolgono varie funzioni. giù "sulla cascata.
L'IP3 è coinvolto nella cascata di segnalazione ormonale utilizzata dai sistemi di secondo messaggero come l'adrenalina.
L'inositolo è un messaggero solubile che esercita le sue funzioni nel citosol, mentre il diacilglicerolo è liposolubile e rimane legato nella membrana, dove funge anche da messaggero.
Allo stesso modo, nelle piante è stato determinato che i derivati fosforilati del fosfatidilinositolo hanno anche importanti funzioni nelle cascate di segnalazione cellulare.
Riferimenti
- Antonsson, B. (1997). Fosfatidilinositolo sintasi da tessuti di mammiferi. Biochimica et Biophysica Acta.
- Luckey, M. (2008). Biologia strutturale delle membrane: con fondamenti biochimici e biofisici. Cambridge University Press.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28 ° ed.). McGraw-Hill Medical.
- Nelson, DL e Cox, MM (2009). Principi di biochimica di Lehninger. Omega Editions (5a ed.).
- Vance, JE e Vance, DE (2008). Biochimica di lipidi, lipoproteine e membrane. In New Comprehensive Biochemistry Vol.36 (4a ed.). Elsevier.