ácido fosfatídico

El PA es un lípido celular vital que actúa como precursor biosintético para la formación (directa o indirectamente) de todos los lípidos acilgliceroles en la célula. ^{[ 11 ]}

En células de mamíferos y levaduras , se conocen dos vías diferentes para la síntesis de novo de PA: la vía del glicerol 3-fosfato y la vía del dihidroxiacetona fosfato. En bacterias, solo está presente la primera vía, y las mutaciones que la bloquean son letales, lo que demuestra la importancia de PA. En células de mamíferos y levaduras, donde las enzimas de estas vías son redundantes, la mutación de cualquiera de ellas no es letal. Sin embargo, cabe destacar que, in vitro , las diversas aciltransferasas presentan diferentes especificidades de sustrato con respecto a los acil-CoA que se incorporan a PA. Las diferentes aciltransferasas también tienen diferentes distribuciones intracelulares, como el retículo endoplasmático (RE), las mitocondrias o los peroxisomas, y concentraciones locales de ácidos grasos activados. Esto sugiere que las diversas aciltransferasas presentes en células de mamíferos y levaduras podrían ser responsables de la producción de diferentes grupos de PA. ^{[ 11 ]}

La conversión de PA en diacilglicerol (DAG) por las LPP es el paso decisivo para la producción de fosfatidilcolina (PC), fosfatidiletanolamina (PE) y fosfatidilserina (PS). Además, el DAG también se convierte en CDP-DAG, que es un precursor del fosfatidilglicerol (PG), el fosfatidilinositol (PI) y los fosfoinosítidos (PIP, PIP₂ _, PIP₃ ₎ . ^{[ 11 ]}

Las concentraciones de PA se mantienen en niveles extremadamente bajos en la célula gracias a la actividad de potentes LPP. ^{[ 6 ]} Estas convierten PA en DAG muy rápidamente y, dado que el DAG es precursor de muchos otros lípidos, también se metaboliza pronto en otros lípidos de membrana. Esto significa que cualquier aumento en la producción de PA puede compensarse, con el tiempo, con un aumento correspondiente en las LPP y en las enzimas metabolizadoras de DAG.

Por lo tanto, el ácido fosfatídico (PA) es esencial para la síntesis de lípidos y la supervivencia celular; sin embargo, en condiciones normales, se mantiene en niveles muy bajos en la célula.

El PA es un fosfolípido único, ya que posee un pequeño grupo de cabeza altamente cargado que se encuentra muy cerca del esqueleto de glicerol. Se sabe que el PA participa tanto en la fisión ^{[ 12 ]} como en la fusión de vesículas ^{[ 13 ]} , y estas funciones podrían estar relacionadas con las propiedades biofísicas del PA.

En los sitios de gemación o fusión de membranas, la membrana se vuelve o está muy curvada. Un evento importante en la gemación de vesículas, como las vesículas transportadoras del Golgi , es la creación y posterior estrechamiento del cuello de la membrana. Algunos estudios han sugerido que este proceso puede estar impulsado por lípidos y han postulado un papel central para el DAG debido a su forma molecular igualmente única. La presencia de dos cadenas acilo pero sin grupo de cabeza da como resultado una gran curvatura negativa en las membranas. ^{[ 14 ]}

El LPAAT BARS-50 también se ha implicado en la gemación desde el Golgi. ^{[ 12 ]} Esto sugiere que la conversión de lisoPA en PA podría afectar la curvatura de la membrana. La actividad del LPAAT duplica el número de cadenas acilo, aumentando en gran medida el área de sección transversal del lípido que se encuentra "dentro" de la membrana mientras que el grupo de cabeza superficial permanece sin cambios. Esto puede resultar en una curvatura de membrana más negativa. Investigadores de la Universidad de Utrecht han estudiado el efecto del lisoPA frente al PA en la curvatura de la membrana midiendo el efecto que estos tienen en la temperatura de transición del PE de bicapas lipídicas a fases no lamelares utilizando ³¹ P-NMR. ^{[ 15 ]} Se demostró que la curvatura inducida por estos lípidos depende no solo de la estructura del lisoPA frente al PA sino también de propiedades dinámicas, como la hidratación de los grupos de cabeza y las interacciones inter e intramoleculares. Por ejemplo, el Ca ²⁺ puede interactuar con dos PA para formar un complejo neutro pero altamente curvado. La neutralización de las cargas repulsivas de los grupos de cabeza y la ausencia de impedimento estérico permiten fuertes interacciones intermoleculares entre las cadenas acilo, lo que da lugar a microdominios ricos en PA. Así , in vitro , los cambios fisiológicos en el pH, la temperatura y las concentraciones de cationes tienen fuertes efectos sobre la curvatura de la membrana inducida por PA y lisoPA. ^{[ 15 ]} La interconversión de lisoPA, PA y DAG, y los cambios en el pH y la concentración de cationes, pueden causar curvatura y desestabilización de la membrana, desempeñando un papel directo en la fisión de la membrana simplemente en virtud de sus propiedades biofísicas. Sin embargo, aunque se ha demostrado que PA y lisoPA afectan la curvatura de la membrana in vitro , su papel in vivo no está claro.

Las funciones de la lisoPA, la PA y el DAG en la promoción de la curvatura de la membrana no excluyen su papel en el reclutamiento de proteínas a la membrana. Por ejemplo, el requerimiento de Ca²⁺ ^para la fusión de liposomas complejos no se ve afectado significativamente por la adición de anexina I, aunque se reduce por la PLD. Sin embargo, con anexina I y PLD, el grado de fusión aumenta considerablemente y el requerimiento de Ca²⁺ ^se reduce casi 1000 veces, hasta niveles cercanos a los fisiológicos. ^{[ 13 ]}

Por lo tanto, las funciones metabólicas, biofísicas, de reclutamiento y de señalización de la PA pueden estar interrelacionadas.

PA se mantiene bajo en el volumen de la membrana para poder estallar transitoriamente y señalizar localmente en alta concentración. ^{[ 16 ]} Por ejemplo, los canales TREK-1 se activan por asociación local con PLD y producción de PA. ^{[ 17 ]} La constante de disociación de PA para TREK-1 es aproximadamente 10 micromolar. ^{[ 18 ]} La unión relativamente débil combinada con una baja concentración de PA en la membrana permite que el canal se desactive. La alta concentración local para la activación sugiere al menos algunas restricciones en la difusión local de lípidos. La baja concentración de PA en el volumen combinada con altas estallidos locales es lo opuesto a la señalización de PIP2. PIP2 se mantiene relativamente alto en la membrana y luego se hidroliza transitoriamente cerca de una proteína para reducir transitoriamente la señalización de PIP2. ^{[ 19 ]} La señalización de PA refleja la señalización de PIP2 en que la concentración en el volumen del lípido de señalización no necesita cambiar para ejercer un potente efecto local sobre una proteína diana.

Como se describió anteriormente, la PLD hidroliza la PC para formar PA y colina . Debido a que la colina es muy abundante en la célula, la actividad de la PLD no afecta significativamente los niveles de colina; y es poco probable que la colina desempeñe algún papel en la señalización.

El papel de la activación de PLD en numerosos contextos de señalización, junto con la falta de función de la colina, sugiere que el PA es importante en la señalización. Sin embargo, el PA se convierte rápidamente en DAG, y se sabe que el DAG también es una molécula de señalización. Esto plantea la cuestión de si el PA tiene alguna función directa en la señalización o si simplemente actúa como precursor para la producción de DAG. ^{[ 20 ] [ 21 ]} Si se descubre que el PA actúa solo como precursor de DAG, entonces cabe preguntarse por qué las células deberían producir DAG utilizando dos enzimas cuando contienen la PLC que podría producir DAG en un solo paso.

El PA producido por PLD o por DAGK se puede distinguir mediante la adición de [γ- ^32P ]ATP. Esto mostrará si el grupo fosfato se deriva de la actividad quinasa o si se origina en la PC. ^{[ 22 ]}

Aunque el PA y el DAG son interconvertibles, no actúan en las mismas vías. Los estímulos que activan la PLD no activan las enzimas posteriores al DAG, y viceversa. Por ejemplo, se ha demostrado que la adición de PLD a las membranas produce PA marcado con [ ^³²P ] y fosfoinosítidos marcados con [ ^³²P ]. ^{[ 23 ]} La adición de inhibidores de DAGK elimina la producción de PA marcado con [ ^³²P ], pero no la producción de fosfoinosítidos estimulada por la PLD.

Es posible que, aunque el PA y el DAG sean interconvertibles, se mantengan compartimentos separados de lípidos señalizadores y no señalizadores. Algunos estudios sugieren que la señalización del DAG está mediada por DAG poliinsaturado, mientras que el PA derivado de PLD es monoinsaturado o saturado. Por lo tanto, el PA saturado/monoinsaturado funcional puede degradarse mediante hidrólisis para formar DAG saturado/monoinsaturado no funcional, mientras que el DAG poliinsaturado funcional puede degradarse mediante su conversión en PA poliinsaturado no funcional. ^{[ 20 ] [ 24 ]}

Este modelo sugiere que los efectores de PA y DAG deberían poder distinguir lípidos con los mismos grupos de cabeza pero con cadenas acilo diferentes. Aunque algunas proteínas de unión a lípidos pueden insertarse en las membranas y podrían, hipotéticamente, reconocer el tipo de cadena acilo o las propiedades resultantes de la membrana, muchas proteínas de unión a lípidos son citosólicas y se localizan en la membrana uniéndose solo a los grupos de cabeza de los lípidos. Quizás las diferentes cadenas acilo puedan afectar el ángulo del grupo de cabeza en la membrana. Si este es el caso, sugiere que un dominio de unión a PA no solo debe poder unirse a PA específicamente, sino que también debe poder identificar aquellos grupos de cabeza que están en el ángulo correcto. Cualquiera que sea el mecanismo, tal especificidad es posible. Se observa en la DAGK de los testículos de cerdo que es específica para DAG poliinsaturado ^{[ 25 ]} y en dos LPP de hepatocitos de rata que desfosforilan diferentes especies de PA con diferentes actividades. ^{[ 26 ]} Además, se demostró que la estimulación de la actividad de SK1 por PS in vitro variaba mucho dependiendo de si se usaban especies de PS dioleoílo (C18:1), distearoílo (C18:0) o 1-estearoílo, 2-oleoílo. ^{[ 27 ]} Por lo tanto, parece que, aunque PA y DAG son interconvertibles, las diferentes especies de lípidos pueden tener diferentes actividades biológicas; y esto puede permitir que los dos lípidos mantengan vías de señalización separadas.