- Structure chimique
- Biosynthèse
- Autres modes de production
- Biosynthèse dans les plantes
- Caractéristiques
- Références
L' acide phosphatidique ou phosphatidate , est un phospholipide appartenant à la famille des glycérophospholipides ou phosphoglycérides, présents dans toutes les membranes biologiques. C'est le phospholipide le plus simple et fonctionne comme un précurseur d'autres glycérophospholipides plus complexes, bien qu'il ne se trouve pas en grandes quantités.
Chez E. coli, par exemple, il représente moins de 0,5% des phospholipides totaux de la membrane plasmique et évolue rapidement du fait de son rôle d'intermédiaire biosynthétique.
Représentation de Fisher pour l'acide phosphatidique (Source: Mzaki via Wikimedia Commons)
Ce phospholipide précurseur est formé par l'acylation des groupes hydroxyle du glycerol 3-phosphate avec deux molécules d'acides gras activés et on pense qu'il est présent dans pratiquement toutes les membranes biologiques.
La cardiolipine, un phospholipide important présent dans la membrane mitochondriale et la membrane plasmique des bactéries et des archées, est constituée de deux molécules d'acide phosphatidique liées à une molécule de glycérol.
L'acide lysophosphatidique, c'est-à-dire une molécule d'acide phosphatidique dépourvue de groupe acyle, participe en tant que molécule intermédiaire à de nombreux processus de signalisation extracellulaire.
Structure chimique
Comme la plupart des phospholipides, l'acide phosphatidique est une molécule amphipathique avec deux extrémités d'hydrophilie opposée: une extrémité polaire hydrophile et des queues apolaires hydrophobes.
Comme discuté ci-dessus, c'est le phospholipide le plus simple, puisque sa «tête» ou groupe polaire est composé uniquement du groupe phosphate qui est attaché au carbone en position 3 d'une molécule de glycérol.
Leurs queues apolaires sont constituées de deux chaînes d'acides gras estérifiés aux carbones aux positions 1 et 2 du glycérol 3-phosphate. Ces acides gras ont des longueurs et des degrés de saturation variables.
Habituellement, la longueur des acides gras attachés varie de 16 à 24 atomes de carbone; et il a été déterminé que l'acide gras lié au carbone 2 est généralement insaturé (présence de doubles liaisons carbone-carbone), bien que cela dépende de l'organisme considéré, car dans les plastes végétaux, il s'agit d'un acide gras saturé.
Biosynthèse
La biosynthèse de l'acide phosphatidique est le point de ramification de la synthèse des autres glycérophospholipides. Il commence par l'activation des acides gras par l'ajout d'une partie CoA, une réaction catalysée par l'acyl-CoA synthétase, qui produit de l'acyl-CoA.
Il existe différentes isoformes de cette enzyme dans le réticulum endoplasmique et dans les mitochondries, mais les réactions se produisent à peu près de la même manière que chez les procaryotes.
La première étape «engagée» de la voie de biosynthèse est le transfert de la molécule d'acyl-CoA vers le glycérol 3-phosphate, une réaction catalysée par une glycérol 3-phosphate acyltransférase associée à la membrane externe des mitochondries et au réticulum endoplasmique.
On pense que le produit de cette réaction, un acide lysophosphatidique (puisqu'il n'a qu'une seule chaîne hydrocarbonée), est transféré des mitochondries au réticulum endoplasmique afin de réaliser la seconde réaction d'acylation.
Résumé graphique de la synthèse de l'acide phosphatidique (Source: Krishnavedala via Wikimedia Commons)
L'enzyme qui catalyse cette étape est connue sous le nom de 1-acylglycérol 3-phosphate acyltransférase, abondante dans la membrane du réticulum endoplasmique et transférant spécifiquement les acides gras insaturés au carbone en position 2 de la molécule de 1-acylglycérol 3-phosphate.
L'acide phosphatidique ainsi formé peut être hydrolysé par la phosphatase d'acide phosphatidique en 1,2-diacylglycérol, qui peut ensuite être utilisé pour la synthèse de la phosphatidylcholine et de la phosphatidyléthanolamine.
Autres modes de production
Une voie alternative pour la production d'acide phosphatidique qui implique le «recyclage» des molécules de 1,2-diacylglycérol a à voir avec la participation d'enzymes kinases spécifiques qui transfèrent les groupes phosphate au carbone en position 3 du diacylglycérol.
Un autre provient de l'hydrolyse d'autres phospholipides, catalysée par des enzymes appelées phospholipases. Un exemple de ce procédé est la production d'acide phosphatidique à partir de la phosphatidylcholine grâce à l'action de la phospholipase D, qui hydrolyse la liaison entre la choline et le groupement phosphate du 1,2-diacylglycérol 3-phosphate.
Biosynthèse dans les plantes
La production d'acide phosphatidique dans les plantes est associée à quatre compartiments différents de cellules végétales: les plastes, le réticulum endoplasmique, les mitochondries et le complexe de Golgi.
La première étape de la voie est la même que celle décrite précédemment, et une glycérol 3-phosphate acyltransférase participe dans chaque compartiment pour transférer le groupe acyl-CoA activé au carbone 1 d'une molécule de glycérol 3-phosphate.
La synthèse est complétée par une enzyme appelée acide lysophosphatidique acyltransférase après le transfert d'un autre groupe acyle en position C3 de l'acide lysophosphatidique.
Dans les plastes de plantes, cette enzyme transfère sélectivement les acides gras saturés d'une longueur correspondante avec 16 atomes de carbone. C'est un attribut particulier des lipides synthétisés dans ces organites.
Caractéristiques
L'acide phosphatidique est le phospholipide précurseur de nombreux phospholipides, galactolipides et triglycérides dans de nombreux organismes. C'est donc une molécule essentielle pour les cellules, bien qu'elle ne remplisse pas de fonctions structurelles directes.
Chez l'animal, l'un des produits de son hydrolyse enzymatique, le 1,2-diacylglycérol, est utilisé pour la formation de triacylglycérides ou de triglycérides par transestérification avec une troisième molécule d'acide gras activée (associée à une portion CoA).
Les triglycérides sont des molécules de réserve d'énergie importantes pour les animaux, car l'oxydation des acides gras qu'ils contiennent entraîne la libération de grandes quantités d'énergie et de précurseurs et intermédiaires dans d'autres voies métaboliques.
Un autre produit de son hydrolyse, l'acide lysophosphatidique, est un deuxième messager important dans certaines voies de signalisation extracellulaires qui impliquent sa liaison aux récepteurs à la surface d'autres cellules impliquées dans la tumorigenèse, l'angiogenèse et les réponses immunitaires, entre autres.
Ses fonctions en tant que molécule de signalisation comprennent sa participation à l'induction de la prolifération cellulaire, à la diminution de l'apoptose, à l'agrégation plaquettaire, à la contraction des muscles lisses, à la chimiotaxie, à l'invasion des cellules tumorales, etc.
Chez les bactéries, l'acide phosphatidique est nécessaire pendant un processus d'échange de phospholipides membranaire qui fournit à la cellule des molécules «osmoprotectrices» appelées «oligosaccharides dérivés de la membrane».
Références
- Koolman, J., et Roehm, K. (2005). Atlas des couleurs de biochimie (2e éd.). New York, États-Unis: Thieme.
- Luckey, M. (2008). Biologie structurale membranaire: avec fondements biochimiques et biophysiques. la presse de l'Universite de Cambridge
- Mathews, C., van Holde, K., et Ahern, K. (2000). Biochemistry (3e éd.). San Francisco, Californie: Pearson.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V. et Weil, P. (2009). Illustrated Biochemistry de Harper (28e éd.). McGraw-Hill Medical.
- Nelson, DL et Cox, MM (2009). Principes de Lehninger de biochimie. Omega Editions (5e éd.).
- Rawn, JD (1998). Biochimie. Burlington, Massachusetts: Éditeurs Neil Patterson.
- Vance, JE et Vance, DE (2008). Biochimie des lipides, lipoprotéines et membranes. In New Comprehensive Biochemistry Vol.36 (4e éd.). Elsevier.