Cardiolipin (CL) es un fosfolípido distinto e interesante, que se encuentra en múltiples membranas productoras de energía; CL constituye ~ 20% de la composición lipídica total de la membrana interna mitocondrial [1] y muchas bacterias tienen CL en sus membranas plasmáticas.
Su importancia en las mitocondrias es indiscutible: se co-aisla con todas las proteínas que llevan a cabo la fosforilación oxidativa, por ejemplo, citocromo oxidasa [2], ATP sintasa [3] y el complejo citocromo bc1 [4]. El aislamiento conjunto de lípidos no es típico de las proteínas de membrana ya que los sitios específicos de unión de lípidos son inusuales y los lípidos luchan por sobrevivir al proceso de solubilización. Además, su presencia parece ser crucial para la oligomerización correcta y el ensamblaje molecular de la ATP sintasa [5].
Por lo tanto, la función principal de CL es estabilizar las enzimas de fosforilación oxidativa , pero su alcance funcional más amplio es a menudo subestimado.
CL tiene una estructura única, que comprende tres cadenas principales de glicerol y cuatro cadenas de acilo (ver a continuación). Esto lo hace mucho más grande que otros fosfolípidos, y como las cuatro cadenas de acilo pueden ser diferentes, hay una gran cantidad de posibles construcciones CL.
Comparación de fosfolípidos estándar y cardiolpinas, enormemente simplificado.
La presencia de un grupo con doble fosfato significa que cada grupo de cabeza CL puede llevar una doble carga negativa y, por lo tanto, potencialmente puede transportar dos protones. Sin embargo, debido a pKas muy diferentes para cada fosfato, a pH 7 CL a menudo solo lleva una carga. Aquí, los grupos hidroxilo en los dos grupos fosfato pueden formar enlaces de hidrógeno intramoleculares con el grupo hidroxilo del glicerol central. Esto da como resultado la formación de una estructura de resonancia bicíclica (ver a continuación).
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La estructura bicíclica distinta de la cabeza CL, donde los dos grupos PO4 forman una estructura cíclica con el OH del glicerol central. Esta estructura resuena con otra forma en la que la carga negativa se comparte a lo largo de la mano derecha PO4. X = resto de la molécula CL.
Esto tiene una doble importancia: en primer lugar, puede atrapar protones individuales y, por lo tanto, transferir protones hacia y desde proteínas individuales, vitales para regular el efecto de la fuerza motriz del protón sobre las enzimas de fosforilación oxidativa. En segundo lugar, hace que el grupo de cabeza sea relativamente compacto, con los dos grupos de fosfato que residen por encima de las cadenas de acilo centrales. Esto, junto con tener cadenas de acilo, permite el apilamiento de los grupos de cabeza aromáticos.
Curiosamente (para geeks bioenergéticos), esta propiedad de absorción de protones dependiente de pKa significa que la transferencia de protones desde CL en cualquiera de las hojas de la membrana no depende tanto de ΔpH como de Δ Ψ : el protón se mueve esencialmente como una carga.
Además de la estabilidad de la enzima, CL también cumple otras numerosas funciones, como:
- Apoptosis mitocondrial : si se introduce en la membrana mitocondrial externa, la CL desencadena diversos mecanismos que desencadenan la apoptosis, como la liberación de citocromo c y la activación de caspasa-8.
- Respuesta a las moléculas de señalización : la estructura bicíclica del grupo de cabeza CL significa que la presencia de cationes divalentes (como Ca2 +) puede inducir un cambio estructural y propagar señales externas a las mitocondrias.
- También está implicado en diversas afecciones patológicas , como el síndrome de Barth que resulta de la CL alterada. Las aberraciones CL también están implicadas en enfermedades como la diabetes, el Parkinson, el VIH, la insuficiencia cardíaca, etc.
- Regula la estructura de la membrana : la fluidez de la bicapa lipídica aumenta y su estabilidad mecánica disminuye al aumentar la concentración de CL [6]. Esto sugiere un papel para CL en la formación de áreas de membrana con características estructurales específicas, que pueden ser una fuerza impulsora en la formación de sitios de contacto mitocondrial (como se muestra a continuación):
Papel de CL en la membrana – imagen de [6].
[1] Lípidos de las mitocondrias.
[2] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubm…
[3] Cardiolipina estrechamente asociada en la ATP sintetasa mitocondrial del corazón bovino analizada por espectroscopia de resonancia magnética nuclear 31P.
[4] http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubm…
[5] http://www.cell.com/biophysj/abs…
[6] http://pubs.acs.org/doi/full/10….
