DIACYLGLYCEROL: STRUCTUUR, BIOSYNTHESE, FUNCTIES - BIOLOGIE - 2026

Het diacylglycerol of 1,2-diacylglycerol is een tussenproduct bij de synthese van fosfolipiden die behoren tot de groep van glycerofosfolipiden of fosfoglyceriden, eenvoudige lipidenmoleculen die het gemeenschappelijke kenmerk hebben dat ze een glycerolmolecuul als hoofdskelet hebben.

Het is cruciaal voor alle levende organismen, in die mate dat de genetische producten die nodig zijn voor de synthese ervan essentieel zijn voor de levensvatbaarheid van cellen en hun niveaus strikt binnen de cel worden gereguleerd.

Fisher's projectie voor Diacylglycerol (Bron: Mzaki via Wikimedia Commons)

Bacteriën, gisten, planten en dieren zijn in staat diacylglycerol te metaboliseren en energie te extraheren uit vetzuren die zijn veresterd tot twee van zijn koolstofatomen, dus het vertegenwoordigt ook een energiereservoir.

Diacylglycerol neemt zowel deel aan de opbouw van de structuur van de lipidedubbellaag die alle biologische membranen vormt, als aan het intermediaire metabolisme van andere lipiden en aan verschillende signaalroutes als een tweede boodschapper.

Het geactiveerde derivaat, CDP-diacylglycerol (CDP is een analoog van ATP, een hoogenergetisch molecuul), is een belangrijke voorloper bij de synthese van vele andere membraanlipiden.

Met de ontdekking van de enzymen die verband houden met dit lipide, is vastgesteld dat de cellulaire reacties die ervan afhankelijk zijn vrij complex zijn, naast dat ze vele andere functies hebben, misschien onbekend, bijvoorbeeld in verschillende metabole routes.

Structuur

Diacylglycerol, zoals zijn lipidenkarakter het vaststelt, is een amfipatische verbinding, aangezien het twee hydrofobe apolaire alifatische ketens heeft en een hydrofiel polair gebied of "kop", samengesteld uit de vrije hydroxylgroep.

De structuur van deze verbinding is vrij eenvoudig: glycerol, een alcohol met drie koolstofatomen en drie hydroxylgroepen, bindt via de zuurstofatomen die geassocieerd zijn met de koolstofatomen op posities 1 en 2 aan twee ketens van vetzuren. (door esterbindingen), die de apolaire ketens vormen.

De polaire groep komt dus overeen met de ongebonden hydroxylgroep, die op de C3-positie van het glycerolmolecuul.

Omdat het geen "extra" polaire groepen heeft, is diacylglycerol een klein lipide en zijn "eenvoudige" samenstelling geeft het zeer bijzondere eigenschappen bij de uitvoering van zijn vele functies.

Biosynthese

De de novo synthese van diacylglycerol kan op twee manieren plaatsvinden:

1. De eerste is van triglyceridenmobilisatie en omvat de synthese van diacylglycerol uit glycerol-3-fosfaat.
2. De tweede is van dihydroxyacetonfosfaat, een glycolytisch tussenproduct geproduceerd in de stap gekatalyseerd door het enzym aldolase, waar fructose-1,6-bisfosfaat wordt gesplitst in glyceraldehyde 3-fosfaat en dihydroxyacetonfosfaat.

Hoe dan ook, zowel glycerol-3-fosfaat als dihydroxyacetonfosfaat moeten modificaties ondergaan die acyleringsstappen omvatten (toevoeging van acylgroepen of vetzuurketens), waarbij eerst lysofosfatidinezuur wordt gevormd (met een enkele keten) en vervolgens zuur. fosfatide (met twee ketens).

Fosfatidinezuur is een van de eenvoudigste fosfolipiden, omdat het bestaat uit een 1,2-diacylglycerolmolecuul waaraan een fosfaatgroep is gehecht aan de C3-positie van glycerol via een fosfodiësterbinding.

De fosfaatgroep in deze positie wordt gehydrolyseerd door de werking van de enzymen fosfatidinezuurfosfohydrolasen (PAP, uit het Engelse "Phosphatidic Acid Phosphohydrolases").

Tijdens beide routes van diacylglycerolproductie worden de vetzuurketens achtereenvolgens en in afzonderlijke subcellulaire compartimenten toegevoegd. De ene wordt toegevoegd in de mitochondriën en peroxisomen en de andere in het endoplasmatisch reticulum.

Andere syntheseroutes

Diacylglycerol wordt niet alleen geproduceerd door de novo synthese in cellen: er zijn alternatieve routes die het synthetiseren uit reeds bestaande fosfolipiden en dankzij de werking van enzymen zoals fosfolipase C, fosfolipase D en sfingomyeline synthase.

Het diacylglycerol dat via deze alternatieve routes wordt geproduceerd, wordt niet gebruikt voor metabolische doeleinden, dat wil zeggen om energie te verkrijgen uit de β-oxidatie van de vetzuren van de niet-polaire ketens, maar voornamelijk voor signaleringsdoeleinden.

Kenmerken

Diacylglycerol heeft meerdere functies in verschillende cellulaire contexten. Deze functies omvatten onder meer zijn deelname als precursormolecuul van andere lipiden, in het energiemetabolisme, als secundaire boodschapper en structurele functies.

Als voorloper van lipide

Er is vastgesteld dat diacylglycerol een voorloper kan zijn van andere fosfolipiden, in het bijzonder fosfatidylethanolamine en fosfatidylcholine. Het proces vindt plaats door geactiveerde alcoholen over te brengen naar de hydroxylgroep op de C3-positie van het diacylglycerolmolecuul.

Dit lipide kan ook worden gebruikt om triglyceriden te produceren door verestering van een ander vetzuur tot de koolstof van de 3-positie van het glycerolgedeelte, een reactie die wordt gekatalyseerd door diacylglycerolacyltransferasen in het endoplasmatisch reticulum of in het plasmamembraan.

Dankzij de werking van diacylglycerolkinases-enzymen kan diacylglycerol het precursormolecuul zijn van fosfatidinezuur vanwege de vereniging van een fosfaatgroep op koolstof C3; fosfatidinezuur is op zijn beurt een van de essentiële voorlopers van de meeste glycerofosfolipiden.

Metabool

Diacylglycerol werkt niet alleen als precursormolecuul voor andere fosfolipiden, waaraan groepen van verschillende aard kunnen worden toegevoegd aan de hydroxylgroep in de C3-positie, maar een van de belangrijkste functies is ook om te dienen als een bron van vetzuren voor het verwerven van energie. door β-oxidatie.

Structureel

Net als andere lipiden die aanwezig zijn in biologische membranen, heeft diacylglycerol, naast andere functies, structurele implicaties die het belangrijk maken voor de vorming van dubbellagen en andere even belangrijke lipiden vanuit structureel oogpunt.

Bij celsignalering

Veel intracellulaire signalen die optreden als reactie op verschillende soorten stimuli resulteren in de onmiddellijke generatie van diacylglycerolmoleculen, waarvoor de cel veel eiwitten gebruikt die verantwoordelijk zijn voor diacylglycerolafhankelijke signalering.

Deze signalerende "route" omvat productie, eliminatie en reactie. Vervolgens wordt de duur en intensiteit van een bepaald signaal bepaald door de modificatie van diacylglycerol in de membranen.

Bovendien is het diacylglycerol dat wordt geproduceerd tijdens de hydrolyse van fosfatidylinositol en zijn gefosforyleerde derivaten een belangrijke tweede boodschapper voor de signaalroutes van veel hormonen bij zoogdieren.

Referenties

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Essentiële celbiologie. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Carrasco, S., en Mérida, I. (2006). Diacylglycerol, wanneer eenvoud complex wordt. Trends in Biochemical Sciences, 1–10.
3. Fox, SI (2006). Menselijke fysiologie (9e ed.). New York, VS: McGraw-Hill Press.
4. Rawn, JD (1998). Biochemie. Burlington, Massachusetts: uitgevers Neil Patterson.
5. Vance, JE en Vance, DE (2008). Biochemie van lipiden, lipoproteïnen en membranen. In New Comprehensive Biochemistry Vol. 36 (4e ed.). Elsevier.