Fosfatidilinositol: estrutura, formação, funções

O fosfatidilinositol é uma família de fosfolípido de glicerofosfolípidos ou fosfoglicéridos, que estão presentes em membranas biológicas. Constitui cerca de 10% do conteúdo total de fosfolipídios em uma célula média.

É comum na face interna da membrana plasmática de muitos eucariotos e procariotos. Nos mamíferos e outros vertebrados, enriquece especialmente as membranas das células cerebrais; e foi nesses tecidos que ele foi observado pela primeira vez por Folch e Wooley em 1942.

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Representação clássica de fosfatidilinositol (fonte: NEUROtiker [domínio público] via Wikimedia Commons)

Sua estrutura química, bem como a de alguns de seus derivados fosforilados, foi determinada pelo grupo de pesquisa Ballou entre 1959 e 1961.

Possui importantes funções estruturais, relacionadas à sua abundância em membranas, mas também é uma fonte importante de segundos mensageiros que têm implicações importantes nos processos de sinalização celular que são desencadeadas por numerosos e diversos estímulos especiais.

Sua forma glicosilada participa da modificação covalente de proteínas que lhes permite se ligar às membranas através de estruturas lipídicas denominadas GPI “âncoras” (glicosilfosfatidilinositol).

Estrutura

Como a maioria dos lipídios da membrana, o fosfatidilinositol é uma molécula anfipática, ou seja, é uma molécula com uma extremidade polar hidrofílica e outra extremidade apolar de natureza hidrofóbica.

Sua estrutura geral é baseada em um esqueleto de 1,2-diacil-glicerol 3-fosfato, em que as duas cadeias de ácidos graxos esterificados nos carbonos das posições 1 e 2 representam as caudas apolares e o grupo fosfato ligado ao grupo ” cabeça ”, representa a região polar.

Grupo principal: inositol

Uma molécula de inositol ligada por meio de uma ligação fosfodiéster ao grupo fosfato no carbono da posição 3 da molécula de glicerol representa o grupo “cabeça” deste fosfolípido.

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O inositol é um derivado de ciclohexano que possui todos os seus átomos de carbono (6), cada um ligado a um grupo hidroxil. Pode vir de alimentos consumidos na dieta, da rota de síntese de novo ou de sua própria reciclagem. As células cerebrais, assim como outros tecidos em proporções menores, produzem a partir de glicose 6-fosfato.

A estrutura de muitos dos derivados do fosfatidilinositol nada mais é do que uma molécula de fosfatidilinositol à qual foram adicionados grupos fosfato em qualquer um dos grupos hidroxila da porção inositol.

Apolar Tails

As cadeias de hidrocarbonetos das caudas apolares podem ter comprimentos variados de 16 a cerca de 24 átomos de carbono, dependendo do organismo em questão.

Essas cadeias podem ser saturadas (ligações simples carbono-carbono) ou insaturadas (ligações duplas carbono-carbono; monoinsaturadas ou poliinsaturadas) e, como outros fosfolipídios derivados do ácido fosfatídico, o ácido graxo na posição C2 do glicerol 3-fosfato Geralmente é insaturado.

Normalmente esses lipídios possuem cadeias de ácidos graxos correspondentes a ácido esteárico e ácido araquidônico, de 18 e 20 átomos de carbono, um saturado e o outro insaturado, respectivamente.

Treinamento

O fosfatidilinositol, como outros fosfolipídios, é formado a partir do ácido fosfatídico, um fosfolipídeo simples cuja estrutura é caracterizada por duas caudas apolares e uma cabeça polar composta exclusivamente pelo grupo fosfato ligado ao carbono de 3 posições do glicerol.

Síntese de novo

Para a formação de novo de fosfatidilinositol, o ácido fosfatídico reage com o CTP (trifosfato de citidina), uma molécula de alta energia análoga ao ATP, e forma o CDP-diacilglicerol, um precursor comum na rota do fosfatidilinositol e seus derivados, de fosfatidilglicerol e difosfatidilglicerol ou cardiolipina.

A reação em questão é catalisada pela enzima CDP-diacilglicerol sintase, que possui uma localização subcelular dupla que envolve a fração microssômica e a membrana mitocondrial interna.

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O fosfatidilinositol surge subsequentemente de uma reação de condensação entre uma molécula de inositol e uma molécula de CDP-diacilglicerol resultante da etapa anterior.

Esta etapa é catalisada por uma fosfatidilinositol sintase (CDP-diacilglicerol: mioinositol 3-fosfatidil transferase), uma enzima associada à membrana do retículo endoplasmático das células de mamíferos.

A reação que representa a etapa limitante desse processo é na verdade a formação de inositol a partir de glicose 6-fosfato, que deve ocorrer “a montante” da via biossintética.

Síntese de seus derivados

Os derivados fosforilados do fosfatidilinositol são produzidos por um grupo de enzimas chamadas fosfatidilinositol cinases, responsáveis ​​pela ligação dos grupos fosfato aos grupos hidroxila da porção inositol do lipídio precursor.

Funções

Estrutural

Assim como a fosfatidilserina e o fosfatidilglicerol, o fosfatidilinositol tem várias funções. Tem implicações estruturais importantes, pois faz parte das bicamadas lipídicas que compõem as membranas biológicas diferentes e multifuncionais.

Muitas proteínas “se ligam” às membranas celulares através do que é chamado de “âncoras GPI”, que nada mais são do que derivados glicosilados do fosfatidilinositol que fornecem às proteínas uma “âncora” hidrofóbica que as mantém na superfície da célula. membrana

Algumas proteínas do citoesqueleto se ligam a derivados fosfatidilinositol fosforilados, e esse tipo de lipídeo também serve como núcleo para a formação de complexos de proteínas envolvidos na exocitose.

Na sinalização celular

Seus derivados, por exemplo, são segundos mensageiros em muitos processos de sinalização relacionados a hormônios em mamíferos.

Dois dos mensageiros secundários mais importantes que derivam do que foi chamado de “sistema sensível ao hormônio fosfatidilinositol” são o inositol 1,4,5-trifosfato (IP3 ou trifosfato de inositol) e o diacilglicerol, que serve a várias funções “águas para baixo ”na cachoeira.

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O IP3 está envolvido na cascata de sinalização de hormônios usados ​​pelos sistemas de segundo mensageiro, como a adrenalina.

O inositol é um mensageiro solúvel que exerce suas funções no citosol, enquanto o diacilglicerol é lipossolúvel e permanece ligado à membrana, onde também funciona como mensageiro.

Da mesma forma, em plantas, foi determinado que os derivados fosforilados do fosfatidilinositol também têm funções importantes nas cascatas de sinalização celular.

Referências

  1. Antonsson, B. (1997). Fosfatidilinositol sintase de tecidos de mamíferos. Biochimica e Biophysica Acta .
  2. Luckey, M. (2008). Biologia estrutural de membranas: com fundamentos bioquímicos e biofísicos . Cambridge University Press.
  3. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Bioquímica ilustrada de Harper (28ª ed.). McGraw-Hill Medical.
  4. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Princípios de Bioquímica de Lehninger . Edições Omega (5ª ed.).
  5. Vance, JE, & Vance, DE (2008). Bioquímica de lipídios, lipoproteínas e membranas. In New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4ª ed.). Elsevier

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