Fosfatidiletanolamina: estrutura, biossíntese e funções - Ciência - 2023

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o fosfatidiletanolamina (PE) é um glicerofosfolipídeo abundante nas membranas plasmáticas de organismos procarióticos. Ao contrário, nas membranas das células eucarióticas, este é o segundo glicerofosfolipídeo mais abundante na face interna da membrana plasmática, depois da fosfatidilcolina.

Apesar da abundância de fosfatidiletanolamina, sua abundância depende não apenas do tipo de célula, mas também do compartimento e do momento específico do ciclo de vida da célula considerado.

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

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

Os glicerofosfolipídios são moléculas anfipáticas estruturadas em um esqueleto de L-glicerol esterificado nas posições sn-1 e sn-2 por dois ácidos graxos de comprimento e grau de saturação variáveis. Na hidroxila da posição sn-3, ele é esterificado por um grupo fosfato, ao qual, por sua vez, podem ser ligados diferentes tipos de moléculas que dão origem às várias classes de glicerofosfolipídeos.

No mundo celular existe uma grande variedade de glicerofosfolipídios, porém, 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 glicerofosfolipídios, a fosfatidiletanolamina é composta de uma molécula de glicerol esterificada nas posições sn-1 e sn-2 com cadeias ácidas graxo de entre 16 e 20 átomos de carbono.

Os ácidos graxos esterificados na hidroxila 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 ( ligações duplas).

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

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

A "cabeça" ou grupo polar da fosfatidiletanolamina tem caráter zwitteriônico, ou seja, possui grupos que podem ser carregados positiva e negativamente em determinadas condições de pH.

Esta característica permite a ligação de hidrogênio com um grande número de resíduos de aminoácidos e sua distribuição de carga é um determinante essencial para a topologia de domínio de muitas proteínas integrais de membrana.

Biossíntese

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

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

Rota Kennedy

A biossíntese da fosfatidiletanolamina por esta via é limitada ao RE e foi demonstrado que nas células do fígado 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 quinase, que catalisa a fosforilação dependente de ATP da etanolamina.

Ao contrário das plantas, nem os mamíferos nem as leveduras são capazes de produzir este substrato, por isso deve ser consumido na dieta ou obtido a partir da degradação de moléculas de fosfatidiletanolamina ou esfingosina pré-existentes.

A fosfoetanolamina é usada pelo 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, dando origem à fosfatidiletanolamina.

Rota PSD

Esta rota opera em procariontes, bem como em leveduras e mamíferos. Nas bactérias, ocorre na membrana plasmática, mas nos eucariotos ocorre em uma área do retículo endoplasmático que está intimamente relacionada à membrana mitocondrial.

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

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

Características

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

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

Existem evidências experimentais que propõem a fosfatidiletanolamina como um glicerofosfolipídeo 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.

Ele também tem 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 demonstrado que a fosfatidiletanolamina é necessária para o correto enovelamento e função da enzima lactose permease, razão pela qual foi sugerido que ela desempenha um papel como uma “chaperona” molecular.

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

Este glicerofosfolipídeo é o precursor de inúmeras 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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