Ácido fosfatídico

¿Qué es el ácido fosfatídico?

El ácido fosfatídico, o fosfatidato, es un fosfolípido perteneciente a la familia de los glicerofosfolípidos o fosfoglicéridos, presentes en todas las membranas biológicas. Es el fosfolípido más sencillo y funciona como precursor de otros glicerofosfolípidos más complejos, aunque no se halla en grandes cantidades.

En E. coli, por ejemplo, representa menos del 0.5% del total de fosfolípidos en la membrana plasmática y cambia rápidamente debido a su papel como intermediario biosintético.

Este fosfolípido precursor se forma por la acilación de los grupos hidroxilo del glicerol 3-fosfato con dos moléculas de ácidos grasos activados, y se cree que está presente virtualmente en todas las membranas biológicas.

La cardiolipina, un importante fosfolípido presente en la membrana mitocondrial y la membrana plasmática de bacterias y arqueas, está formada por dos moléculas de ácido fosfatídico unidas a una molécula de glicerol.

El ácido lisofosfatídico, es decir, una molécula de ácido fosfatídico a la que le falta un grupo acilo, participa como molécula intermediaria en muchos procesos de señalización extracelulares.

Estructura química del ácido fosfatídico

• Composición. Al igual que la mayor parte de los fosfolípidos, el ácido fosfatídico es una molécula anfipática con dos extremos de hidrofilicidad opuesta: un extremo polar hidrofílico y unas colas apolares hidrofóbicas.
• Sencillez. Como se comentó anteriormente, este es el fosfolípido más sencillo, puesto que su “cabeza” o grupo polar está compuesto únicamente por el grupo fosfato que se encuentra unido al carbono de la posición 3 de una molécula de glicerol.
• Colas apolares. Sus colas apolares están formadas por dos cadenas de ácidos grasos esterificadas a los carbonos de las posiciones 1 y 2 del glicerol 3-fosfato. Estos ácidos grasos tienen longitudes y grados de saturación variables.
• Longitud de ácidos grasos. Usualmente, la longitud de los ácidos grasos unidos varía entre 16 y 24 átomos de carbono; y se ha determinado que el ácido graso unido al carbono 2 suele ser insaturado (presencia de dobles enlaces carbono-carbono), aunque ello depende del organismo que se considere, puesto que en los plastidios vegetales es un ácido graso saturado.

Biosíntesis del ácido fosfatídico

La biosíntesis del ácido fosfatídico es el punto de ramificación de la síntesis de los demás glicerofosfolípidos.

• Pasos. Comienza con la activación de los ácidos grasos por la adición de una porción CoA, reacción catalizada por la acil-CoA sintetasa, que produce acil-CoA. Existen diferentes isoformas de esta enzima que se encuentran en el retículo endoplásmico y en la mitocondria, pero las reacciones ocurren de forma muy similar a como se dan en los procariotas.
  • El primer paso “comprometido” de la ruta biosintética es el de la transferencia de la molécula de acil-CoA hacia el glicerol 3-fosfato, reacción catalizada por una glicerol 3-fosfato aciltransferasa asociada con la membrana externa de la mitocondria y con el retículo endoplásmico.
  • Segundo. El producto de dicha reacción, un ácido lisofosfatídico (puesto que tiene solo una cadena hidrocarbonada), se piensa que es transferido desde la mitocondria hacia el retículo endoplásmico en aras de llevar a cabo la segunda reacción de acilación.
  • Tercero. La enzima que cataliza este paso se conoce como 1-acilglicerol 3-fosfato aciltransferasa, abundante en la membrana del retículo endoplásmico y que transfiere, específicamente, ácidos grasos insaturados al carbono de la posición 2 de la molécula de 1-acilglicerol 3-fosfato.
  • Cuarto. El ácido fosfatídico así formado puede ser hidrolizado por la ácido fosfatídico fosfatasa a 1,2-diacilglicerol, que luego puede emplearse para la síntesis de fosfatidilcolina y fosfatidiletanolamina.
• Otras vías de producción. Una vía alternativa para la producción de ácido fosfatídico que implica el “reciclaje” de moléculas de 1,2-diacilglicerol, tiene que ver con la participación de enzimas quinasas específicas que transfieren grupos fosfato al carbono en posición 3 del diacilglicerol. Otra es a partir de la hidrólisis de otros fosfolípidos, catalizada por enzimas conocidas como fosfolipasas. Un ejemplo de este proceso es la producción de ácido fosfatídico a partir de fosfatidilcolina, gracias a la acción de la fosfolipasa D, que hidroliza el enlace entre la colina y el grupo fosfato del 1,2-diacilglicerol 3-fosfato.
• Biosíntesis en plantas. La producción de ácido fosfatídico en plantas se asocia con cuatro compartimentos diferentes de las células vegetales: los plastidios, el retículo endoplásmico, las mitocondrias y el complejo de Golgi.
  • Primer paso. Es igual que lo que se describió previamente, y en cada compartimiento participa una glicerol 3-fosfato aciltransferasa para transferir el grupo activado acil-CoA al carbono 1 de una molécula de glicerol 3-fosfato.
  • Segundo, La síntesis es completada por una enzima llamada ácido lisofosfatídico aciltransferasa tras la transferencia de otro grupo acilo a la posición C3 del ácido lisofosfatídico.
  • Tercero. En los plastidios de las plantas, esta enzima transfiere selectivamente ácidos grasos saturados de una longitud correspondiente con 16 átomos de carbono. Este es un atributo particular de los lípidos sintetizados en estos orgánulos.

Funciones del ácido fosfatídico

• Componente de las membranas celulares. Es un componente esencial de las membranas celulares, donde actúa como un fosfolípido estructural. Forma la bicapa lipídica de las membranas, lo que permite que las células mantengan su integridad estructural y funcional.
• Precursor de otros lípidos. Puede servir como precursor para la síntesis de otros fosfolípidos y lípidos importantes en las membranas celulares, como la fosfatidiletanolamina (PE) y la fosfatidilcolina (PC). Estos lípidos son esenciales para la función de las membranas celulares.
• Señalización celular. También actúa como un valioso mensajero secundario en las vías de señalización celular. Puede ser convertido en otros lípidos bioactivos, como el fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PIP2), que participa en la señalización intracelular y regula diversas funciones celulares, incluyendo la respuesta a hormonas y neurotransmisores.
• Regulación de enzimas y proteínas. Puede interactuar con enzimas y proteínas específicas, modificando su actividad. Esto puede tener un impacto en procesos celulares como la proliferación, la migración celular y la regulación de la homeostasis lipídica.
• Metabolismo de lípidos. También está involucrado en el metabolismo de lípidos, incluyendo la síntesis y el transporte de lípidos en el organismo. Participa en la formación de lipoproteínas que transportan lípidos en la sangre (colesterol), como las lipoproteínas de baja densidad (LDL) y las lipoproteínas de alta densidad (HDL).

Referencias

1. Koolman, J., & Roehm, K. Color Atlas of Biochemistry (2nd ed.). Thieme.
2. Luckey, M. Membrane structural biology: with biochemical and biophysical foundations. Cambridge University Press
3. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. Biochemistry (3th ed.). Pearson.
4. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. Harper’s Illustrated Biochemistry (28th ed.). McGraw-Hill Medical.
5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. Lehninger Principios de Bioquímica. Ediciones Omega (5th ed.).