Fosfatidiletanolamina: estrutura, biossíntese e funções

A fosfatidiletanolamina (PE) é um abundande glicerofosfolípido nas membranas plasmáticas de procariotas . Pelo contrário, nas membranas celulares eucarióticas , este é o segundo glicerofosfolípido mais abundante na face interna da membrana plasmática após a fosfatidilcolina.

Não obstante a abundância de fosfatidiletanolamina, sua abundância depende não apenas do tipo de célula, mas também do compartimento e do tempo do ciclo de vida celular específico considerado.

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Molécula de fosfatidiletanolamina

Membranas biológicas são barreiras que definem organismos celulares. Eles não apenas possuem funções de proteção e isolamento, mas também são essenciais para o estabelecimento de proteínas que requerem um ambiente hidrofóbico para o funcionamento ideal.

Tanto os eucariotos quanto os procariontes possuem membranas compostas principalmente por glicerofosfolípides e, em menor grau, esfingolipídios e esteróis.

Glicerofosfolípides são moléculas anfipáticas estruturadas em um esqueleto de L-glicerol que é esterificado nas posições sn- 1 e sn- 2 por dois ácidos graxos de comprimento e grau de saturação variados. No hidroxil da posição sn- 3 , é esterificado por um grupo fosfato, ao qual, por sua vez, diferentes tipos de moléculas que dão origem às várias classes de glicerofosfolípides podem ser ligados.

No mundo celular, existe uma grande variedade de glicerofosfolipídios, no entanto, os mais abundantes são fosfatidilcolina (PC), fosfatidiletanolamina (PE), fosfatidilserina (PS), fosfatidilinositol (PI), ácido fosfatídico (PA), fosfatidilglicerol (PG) e cardiolipina (CL).

Estrutura

A estrutura da fosfatidiletanolamina foi descoberta por Baer et al em 1952. Como foi determinado experimentalmente para todos os glicerofosfolípides, a fosfatidiletanolamina é formada por uma molécula de glicerol esterificado nas posições sn -1 e sn -2 com cadeias ácidas ácidos graxos entre 16 e 20 átomos de carbono.

Os ácidos graxos esterificados no hidroxil sn- 1 são geralmente saturados (sem ligações duplas) com comprimentos máximos de 18 átomos de carbono, enquanto as cadeias ligadas na posição sn- 2 são mais longas e com uma ou mais insaturações ( links duplos).

O grau de saturação dessas cadeias contribui para a elasticidade da membrana, que exerce grande influência na inserção e seqüestro de proteínas na bicamada.

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A fosfatidiletanolamina é considerada um glicerofosfolípido não lamelar, por apresentar uma forma geométrica cônica. Essa forma é dada pelo tamanho pequeno do seu grupo polar ou “cabeça”, em relação ao das cadeias de ácidos graxos que compreendem as “caudas” hidrofóbicas.

A “cabeça” ou grupo polar da fosfatidiletanolamina tem um caráter zwitteriônico, ou seja, possui grupos que podem ser carregados positiva e negativamente sob certas condições de pH.

Esse recurso permite estabelecer ligações de hidrogênio com uma grande quantidade de resíduos de aminoácidos e sua distribuição de carga é um determinante essencial para a topologia dos domínios de muitas proteínas integrais da membrana.

Biossíntese

Nas células eucarióticas, a síntese de lipídios estruturais é geograficamente restrita, sendo o principal local da biossíntese o retículo endoplasmático (ER) e, em menor grau, o aparelho de Golgi .

Existem quatro rotas biossintéticas independentes para a produção de fosfatidiletanolamina: (1) a rota CDP-etanolamina, também conhecida como rota Kennedy; (2) a via PSD para descarboxilação da fosfatidilserina (PS); (3) a acilação da liso-PE e (4) as reações de mudança de base do grupo polar de outros glicerofosfolípides.

Rota Kennedy

A biossíntese de fosfatidiletanolamina por esta via é limitada a ER e foi demonstrado que nas células hepáticas de Hamster é a principal via de produção. Consiste em três etapas enzimáticas consecutivas catalisadas por três enzimas diferentes.

Na primeira etapa, a fosfoetanolamina e o ADP são produzidos graças à ação da etanolamina cinase, que catalisa a fosforilação da etanolamina dependente de ATP .

Diferentemente das plantas, nem mamíferos nem leveduras são capazes de produzir esse substrato; portanto, ele deve ser consumido na dieta ou obtido pela degradação de moléculas de fosfatidiletanolamina ou esfingosina pré-existentes.

A fosfoetanolamina é usada pela CTP: fosfoetanolamina citidiltransferase (ET) para formar o composto de alta energia CDP: etanolamina e um fosfato inorgânico.

A 1,2-diacilglicerol etanolamina fosfotransferase (ETP) usa a energia contida na ligação CDP-etanolamina para ligar covalentemente a etanolamina a uma molécula de diacilglicerol inserida na membrana, resultando em fosfatidiletanolamina.

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Caminho PSD

Esta rota opera tanto em procariontes quanto em leveduras e mamíferos. Nas bactérias, ocorre na membrana plasmática, mas nos eucariotos, ocorre em uma área do retículo endoplasmático que possui estreita relação com a membrana mitocondrial.

Nos mamíferos, a via é catalisada por uma única enzima, a fosfatidilserina descarboxilase (PSD1p), que é incorporada na membrana mitocondrial, cujo gene é codificado pelo núcleo. A reação envolve descarboxilação de PS em fosfatidiletanolamina.

As duas vias restantes (acilação do liso-PE e troca do grupo polar dependente de cálcio) ocorrem no retículo endoplasmático, mas não contribuem significativamente para a produção total de fosfatidiletanolamina em células eucarióticas.

Funções

Os glicerofosfolípides têm três funções principais na célula, dentre as quais se destacam as funções estruturais, de armazenamento de energia e de sinalização celular.

A fosfatidiletanolamina está associada à ancoragem, estabilização e dobra de múltiplas proteínas de membrana, bem como às alterações conformacionais necessárias ao funcionamento de muitas enzimas.

Existem evidências experimentais que propõem a fosfatidiletanolamina como um glicerofosfolípido crucial na fase tardia da telófase, durante a formação do anel contrátil e o estabelecimento do fragmoplasto que permite a divisão da membrana das duas células filhas.

Também desempenha um papel importante em todos os processos de fusão e fissão (união e separação) das membranas do retículo endoplasmático e do aparelho de Golgi.

Em E. coli , foi comprovado que a fosfatidiletanolamina é necessária para o correto dobramento e função da enzima permease lactose, por isso foi sugerido que ele desempenha um papel de “acompanhante” molecular.

A fosfatidiletanolamina é o principal doador da molécula de etanolamina necessária para a modificação pós-traducional de inúmeras proteínas, como as âncoras GPI.

Este glicerofosfolípido é um precursor de numerosas moléculas com atividade enzimática. Além disso, moléculas derivadas de seu metabolismo, bem como diacilglicerol, ácido fosfatídico e alguns ácidos graxos, podem atuar como segundos mensageiros. Além disso, é um substrato importante para a produção de fosfatidilcolina.

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