- Structure
- Groupe principal: inositol
- Queues apolaires
- Formation
- Synthèse de novo
- Synthèse de ses dérivés
- Caractéristiques
- De construction
- Dans la signalisation cellulaire
- Références
Le phosphatidylinositol est une famille de phospholipides de glycérophospholipides ou phosphoglycérides, présents dans les membranes biologiques. Il représente environ 10% de la teneur totale en phospholipides d'une cellule moyenne.
Il est courant à l'intérieur de la membrane plasmique de nombreux eucaryotes et procaryotes. Chez les mammifères et autres vertébrés, il enrichit surtout les membranes des cellules cérébrales; et c'est dans ces tissus qu'il a été observé pour la première fois par Folch et Wooley en 1942.
Représentation classique du phosphatidylinositol (Source: NEUROtiker via Wikimedia Commons)
Sa structure chimique, ainsi que celle de certains de ses dérivés phosphorylés, a été déterminée par le groupe de recherche de Ballou entre 1959 et 1961.
Il a des fonctions structurelles importantes, liées à son abondance dans les membranes, mais c'est aussi une source importante de seconds messagers qui ont des implications importantes dans les processus de signalisation cellulaire qui sont déclenchés par de nombreux et divers stimuli spéciaux.
Sa forme glycosylée participe à la modification covalente des protéines qui leur permet de se lier aux membranes à travers des structures lipidiques appelées «ancres» GPI (glycosylphosphatidylinositol).
Structure
Comme la plupart des lipides membranaires, le phosphatidylinositol est une molécule amphipathique, c'est-à-dire une molécule avec une extrémité polaire hydrophile et une extrémité non polaire hydrophobe.
Sa structure générale est basée sur un squelette 1,2-diacylglycérol 3-phosphate, où les deux chaînes d'acides gras estérifiées aux carbones aux positions 1 et 2 représentent les queues apolaires, et le groupe phosphate, attaché au groupe " head », représente la région polaire.
Groupe principal: inositol
Une molécule d'inositol attachée via une liaison phosphodiester au groupe phosphate au niveau du carbone en position 3 de la molécule de glycérol représente le groupe "tête" de ce phospholipide.
L'inositol est un dérivé du cyclohexane dont tous ses atomes de carbone (6) sont chacun liés à un groupe hydroxyle. Il peut provenir d'aliments consommés dans l'alimentation, de la voie de synthèse de novo ou de son propre recyclage. Les cellules cérébrales, ainsi que d'autres tissus dans une moindre mesure, le produisent à partir de glucose 6-phosphate.
La structure de nombreux dérivés de phosphatidylinositol n'est rien de plus qu'une molécule de phosphatidylinositol à laquelle des groupes phosphate ont été ajoutés dans certains des groupes hydroxyle de la partie inositol.
Queues apolaires
Les chaînes hydrocarbonées des queues apolaires peuvent avoir des longueurs variables de 16 à plus ou moins 24 atomes de carbone, selon l'organisme en question.
Ces chaînes peuvent être saturées (liaisons simples carbone-carbone) ou insaturées (doubles liaisons carbone-carbone; monoinsaturées ou polyinsaturées) et, comme les autres phospholipides dérivés de l'acide phosphatidique, celle de l'acide gras en position C2 du glycérol 3-phosphate il est généralement insaturé.
Ces lipides comportent généralement des chaînes d'acides gras correspondant à l'acide stéarique et à l'acide arachidonique, de 18 et 20 atomes de carbone, l'un saturé et l'autre insaturé, respectivement.
Formation
Le phosphatidylinositol, comme les autres phospholipides, est formé à partir d'acide phosphatidique, un simple phospholipide dont la structure est caractérisée par deux queues apolaires et une tête polaire composée uniquement du groupement phosphate attaché au carbone en position 3 du glycérol.
Synthèse de novo
Pour la formation de novo du phosphatidylinositol, l'acide phosphatidique réagit avec le CTP (cytidine triphosphate), une molécule à haute énergie analogue à l'ATP, et forme le CDP-diacylglycérol, qui est un précurseur commun dans la voie du phosphatidylinositol et ses dérivés, de le phosphatidylglycérol et le diphosphatidylglycérol ou la cardiolipine.
La réaction en question est catalysée par l'enzyme CDP-diacylglycérol synthase, qui a une double localisation subcellulaire qui implique la fraction microsomale et la membrane mitochondriale interne.
Le phosphatidylinositol résulte ensuite d'une réaction de condensation entre une molécule d'inositol et une molécule de CDP-diacylglycérol résultant de l'étape précédente.
Cette étape est catalysée par une phosphatidylinositol synthase (CDP-diacylglycérol: myoinositol 3-phosphatidyl transférase), une enzyme associée à la membrane du réticulum endoplasmique des cellules de mammifères.
La réaction qui représente l'étape limitante de ce processus est en fait la formation d'inositol à partir du glucose 6-phosphate, qui doit se produire «en amont» de la voie de biosynthèse.
Synthèse de ses dérivés
Les dérivés phosphorylés du phosphatidylinositol sont produits par un groupe d'enzymes appelées phosphatidylinositol kinases, qui sont responsables de la fixation de groupes phosphate aux groupes hydroxyle de la partie inositol du lipide parent.
Caractéristiques
De construction
Comme la phosphatidylsérine et le phosphatidylglycérol, le phosphatidylinositol remplit de multiples fonctions. Elle a des implications structurelles importantes, car elle fait partie des bicouches lipidiques qui composent les membranes biologiques différentes et multifonctionnelles.
De nombreuses protéines «se lient» aux membranes cellulaires par l'intermédiaire de ce que l'on appelle des «ancres GPI», qui ne sont rien de plus que des dérivés glycosylés du phosphatidylinositol qui fournissent aux protéines une «ancre» hydrophobe qui les soutient à la surface de la cellule. membrane.
Certaines protéines du cytosquelette se lient à des dérivés phosphorylés du phosphatidylinositol, et ce type de lipide sert également de noyau pour la formation de complexes protéiques impliqués dans l'exocytose.
Dans la signalisation cellulaire
Ses dérivés, par exemple, sont des seconds messagers dans de nombreux processus de signalisation liés aux hormones chez les mammifères.
Deux des messagers secondaires les plus importants qui dérivent de ce que l'on a appelé «le système hormono-sensible du phosphatidylinositol» sont l'inositol 1,4,5-triphosphate (IP3 ou inositol triphosphate) et le diacylglycérol, qui remplissent diverses fonctions. vers le bas ”sur la cascade.
IP3 est impliqué dans la cascade de signalisation hormonale utilisée par les seconds systèmes messagers tels que l'adrénaline.
L'inositol est un messager soluble qui exerce ses fonctions dans le cytosol, tandis que le diacylglycérol est liposoluble et reste lié dans la membrane, où il joue également le rôle de messager.
De la même manière, dans les plantes, il a été déterminé que les dérivés phosphorylés du phosphatidylinositol ont également des fonctions importantes dans les cascades de signalisation cellulaire.
Références
- Antonsson, B. (1997). Phosphatidylinositol synthase provenant de tissus de mammifères. Biochimica et Biophysica Acta.
- Luckey, M. (2008). Biologie structurale membranaire: avec fondements biochimiques et biophysiques. La presse de l'Universite de Cambridge.
- 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.).
- Vance, JE et Vance, DE (2008). Biochimie des lipides, lipoprotéines et membranes. In New Comprehensive Biochemistry Vol.36 (4e éd.). Elsevier.