Diacilglicerol: estructura, biosíntesis, funciones
El diacilglicerol o 1,2-diacilglicerol, es una molécula lipídica simple, intermediaria en la síntesis de los fosfolípidos pertenecientes al grupo de los glicerofosfolípidos o fosfoglicéridos, que comparten la característica común de poseer una molécula de glicerol como esqueleto principal.
Es crucial para todos los organismos vivos, hasta tal punto, que los productos genéticos necesarios para su síntesis son esenciales para la viabilidad de las células y sus niveles están estrictamente regulados en el interior celular.
Las bacterias, levaduras, plantas y animales son capaces de metabolizar el diacilglicerol y extraer energía de los ácidos grasos esterificados a dos de sus átomos de carbono, por lo que también representa un reservorio de energía.
El diacilglicerol participa tanto en el establecimiento de la estructura de la bicapa lipídica que conforma todas las membranas biológicas, como en el metabolismo intermediario de otros lípidos y en diversas rutas de señalización como segundo mensajero.
Su derivado activado, el CDP-diacilglicerol (CDP es un análogo al ATP, molécula de alta energía), es un importante precursor en la síntesis de muchos otros lípidos de membrana.
Con el descubrimiento de las enzimas relacionadas con este lípido se ha determinado que las respuestas celulares dependientes del mismo son bastante complejas, además de que tiene muchas otras funciones, quizá desconocidas, por ejemplo en distintas rutas metabólicas.
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El diacilglicerol, como su naturaleza lipídica así lo establece, es un compuesto anfipático, dado que posee dos cadenas alifáticas apolares de carácter hidrofóbico y una región o “cabeza” polar hidrofílica, compuesta por el grupo hidroxilo libre.
La estructura de este compuesto es bastante sencilla: el glicerol, un alcohol de tres átomos de carbono y tres grupos hidroxilo se unen, a través de los átomos de oxígeno asociados con los carbonos en las posiciones 1 y 2, a dos cadenas de ácidos grasos (por enlaces éster), que conforman las cadenas apolares.
El grupo polar, entonces, corresponde al grupo hidroxilo no unido, aquel en la posición C3 de la molécula de glicerol.
Puesto que no posee ningún grupo polar “adicional”, el diacilglicerol es un lípido de pequeño tamaño, y su composición “simple” le confiere propiedades muy particulares en el desempeño de sus múltiples funciones.
La síntesis de novo del diacilglicerol puede ocurrir por dos vías:
- La primera es a partir de la movilización de triglicéridos e implica la síntesis de diacilglicerol a partir de glicerol 3-fosfato.
- La segunda es a partir de la dihidroxiacetona fosfato, un intermediario glucolítico producido en el paso catalizado por la enzima aldolasa, donde la fructosa 1,6-bifosfato es escindida en gliceraldehído 3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato.
Por cualquiera de las dos vías, tanto el glicerol 3-fosfato como la dihidroxiacetona fosfato deben sufrir modificaciones que involucran pasos de acilación (adición de grupos acilo o cadenas de ácidos grasos), formando primero ácido lisofosfatídico (con una sola cadena) y luego ácido fosfatídico (con dos cadenas).
El ácido fosfatídico es uno de los fosfolípidos más sencillos, pues se compone de una molécula de 1,2-diacilglicerol a la cual se ha unido por un enlace fosfodiéster un grupo fosfato a la posición C3 del glicerol.
El grupo fosfato en esta posición es hidrolizado por la acción de enzimas ácido fosfatídico fosfohidrolasas (PAP, del inglés “Phosphatidic Acid Phosphohydrolases”).
Durante ambas vías de producción de diacilglicerol, las cadenas de ácidos grasos se añaden secuencialmente y en compartimentos subcelulares separados. Una se añade en la mitocondria y los peroxisomas y la otra en el retículo endoplásmico.
El diacilglicerol no solo se produce por síntesis de novo en las células: existen rutas alternativas que lo sintetizan a partir de fosfolípidos preexistentes y gracias a la acción de enzimas como la fosfolipasa C, la fosfolipasa D y la esfingomielina sintasa.
El diacilglicerol producido por estas vías alternativas no es empleado con fines metabólicos, es decir, con el fin de obtener energía a partir de la β-oxidación de los ácidos grasos de las cadenas apolares, sino con propósitos se señalización, principalmente.
El diacilglicerol cumple múltiples funciones en diferentes contextos celulares. Entre estas funciones destacan su participación como molécula precursora de otros lípidos, en el metabolismo energético, como mensajero secundario, y funciones estructurales, entre otras.
Se ha determinado que el diacilglicerol puede ser precursor de otros fosfolípidos, concretamente de la fosfatidiletanolamina y la fosfatidilcolina. El proceso ocurre por transferencia de alcoholes activados al hidroxilo de la posición C3 de la molécula de diacilglicerol.
Este lípido también puede ser empleado para producir triglicéridos por esterificación de otro ácido graso al carbono de la posición 3 de la porción glicerol, reacción catalizada por enzimas diacilglicerol acil transferasas que se encuentran en el retículo endoplásmico o en la membrana plasmática.
Gracias a la acción de enzimas diacilglicerol quinasas, el diacilglicerol puede ser la molécula precursora del ácido fosfatídico por la unión de un grupo fosfato en el carbono C3; el ácido fosfatídico, a su vez, es uno de los precursores esenciales de la mayoría de los glicerofosfolípidos.
El diacilglicerol no solo funciona como molécula precursora de otros fosfolípidos, a la cual pueden añadirse grupos de distinta naturaleza al hidroxilo en la posición C3, sino que una de sus funciones principales también es la de servir de fuente de ácidos grasos para la adquisición de energía por β-oxidación.
Como otros lípidos presentes en las membranas biológicas, el diacilglicerol tiene, entre otras funciones, implicaciones estructurales que lo hacen importante para la formación de las bicapas y de otros lípidos igualmente importantes desde el punto de vista estructural.
Muchas señales intracelulares que se dan como respuesta a diversos tipos de estímulos resultan en la generación inmediata de moléculas de diacilglicerol, para lo cual la célula emplea muchas proteínas que se encargan de la señalización diacilglicerol-dependiente.
Esta “ruta” de señalización implica la producción, la eliminación y la respuesta. Entonces, la duración y la intensidad de una señal dada está determinada por la modificación del diacilglicerol en las membranas.
Además, el diacilglicerol producido durante la hidrólisis del fosfatidilinositol y sus derivados fosforilados son un importante segundo mensajero para las rutas de señalización de muchas hormonas en los mamíferos.
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