ФОСФАТИДИЛСЕРИН: СТРУКТУРА, СИНТЕЗ, ФУНКЦИИ, МЕСТОПОЛОЖЕНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

В фосфатидил е липид, принадлежащ към семейството на група фосфолипиди и глицеролипиди или фосфатидилетаноламин, получен от 1,2-диацил глицерол-3-фосфат. Тъй като има аминогрупа в структурата си, той се счита за аминофосфолипид и присъства в мембраните както на еукариотични, така и на прокариотни клетки.

Той е описан за първи път от Фолч през 1941 г. като вторичен компонент на цефалин от говеждия мозък (мозъчен липиден комплекс, съставен също от фосфатидилетаноламин) и през 1952 г. Баер и Маурукас изясняват важна част от неговата химическа структура.

Обща схема на фосфолипидите. (1) Хидрофилна глава, (2) Хидрофобни опашки, (А) Фосфатидилхолин, (В) Фосфатидилетаноламин, (В) Фосфатидилсерин и (D) Схема на фосфатидилглицерол (Източник: Foobar чрез Wikimedia Commons)

При еукариотите този фосфолипид представлява между 3 и 15% от мембранните фосфолипиди и варирането в неговото изобилие зависи от организма, вида тъкан, вида на въпросната клетка и дори момента на нейното развитие.,

Различни проучвания потвърждават, че той липсва в митохондриите на еукариоти, но неговото присъствие е съобщено в клетъчните мембрани на много бактерии, въпреки че биосинтетичните пътища за неговия синтез в тези организми са различни.

Разпределението на този фосфолипид в клетъчните мембрани зависи по същество от ензимите, които са отговорни за неговото производство и неговото движение (транслокация) между мембранните монослоеве зависи от действието на аминофосфолипид-флипазите (в дрождите) и срамбазите. и транслокази (при бозайници).

Той е основен липид за много клетки на нервната система, до такава степен, че вече са разработени хранителни добавки, които го включват в съставите си, за да се подобрят определени капацитети на мозъка и да се предотврати дегенерацията на други.

структура

Фосфатидилсеринът е глицерофосфолипид и като такъв се получава от 1,2-диацил глицерол 3-фосфатна молекула, тоест от молекула на глицерол, която има две естерифицирани вериги на мастни киселини върху своите въглеродни 1 и 2 и върху въглерод 3 има фосфатна група.

Структура на фосфатидилсерин (Източник: Zirgouflex via Wikimedia Commons)

Както всички липиди, фосфатидилсеринът е амфипатна молекула, с хидрофилен полярен край, представен от фосфатната група и серина, който се свързва с нея, и хидрофобен аполарен край, съставен от вериги на мастни киселини, свързани с естерни връзки.

Наименованието "фосфатидилсерин" се отнася до всички възможни комбинации от мастни киселини с различна дължина и степен на насищане, които са прикрепени към гръбнак на глицерол, който има серин, прикрепен към фосфатната група на полярната глава.

синтез

В прокариоти

В прокариотите фосфатидилсеринът се произвежда от ензими на фосфатидилсерин синтетази, които се свързват с плазмената мембрана или с рибозомални фракции, в зависимост от това дали това е грамо отрицателна или грам положителна бактерия.

Синтезът на фосфатидилсерин в тези микроорганизми е регулиран и зависи от вида и количеството на липидите, налични на мястото, където се намира ензимът на синтетазата.

В дрождите

Дрождната фосфатидилсеринсинтетаза синтезира фосфатидилсерин от реакцията между CDP-диацилглицерол и серин, генерирайки фосфатидилсерин и CMP. Този фосфолипид в тези организми е важен междинен продукт в синтеза на фосфатидилхолин и фосфатидилетаноламин.

Тази реакция се регулира от вътреклетъчни концентрации на инозитол, който има инхибиторни ефекти върху ензима. Други механизми включват директно фосфорилиране на синтетазата или някакъв регулаторен ензим, който участва в биосинтетичния път.

При по-високи еукариоти (растения и животни)

В организми като растения и животни (считани от някои автори като по-висши еукариоти) синтезът на фосфатидилсерин се осъществява чрез калций-зависима реакция на обмен на база чрез ензими, свързани с ендоплазмения ретикулум.

При този тип реакции фосфолипидите се синтезират от вече съществуващи фосфолипиди, от които полярната група се отстранява и се обменя с молекула L-серин.

В растенията има две фосфатидилсеринови синтетази: едната, която катализира реакцията за промяна на основата на калция и другата, която катализира в реакция, подобна на тази, която се получава в дрождите от CDP-диацилглицерола.

Бозайниците също притежават две фосфатидилсеринови синтетази: едната катализира синтеза на фосфатидилсерин чрез обменна реакция между фосфатидилетаноламин и серин, а другата прави същото, но използвайки фосфатидилхолин като основен субстрат.

Характеристика

Фосфатидилсеринът се намира във всички видове еукариотни клетки; и при бозайниците е показано, че въпреки че не е еднакво изобилен във всички тъкани и не е един от фосфолипидите, открити в по-голяма пропорция, той е от съществено значение за оцеляването на клетките.

Веригите на мастните киселини, свързани с фосфатидилсериновите молекули в клетките на нервната система на много гръбначни животни, играят основна роля във функционирането на нервната система.

На клетъчната повърхност

В допълнение към структурните си функции за създаване на биологични мембрани, "преразпределението" на фосфатидилсерин бележи началото на множество физиологични процеси на клетъчно ниво при бозайници, така че може да се каже, че той участва в различни процеси на клетъчна сигнализация.

Примери за тези процеси са коагулация на кръвта, при която фосфатидилсеринът се премества към външния монослой на плазмената мембрана на тромбоцитите, което допринася за натрупването на различни фактори на коагулация спрямо повърхността на тези клетки.

Подобен процес протича по време на узряването на сперматозоидите, но се разглежда повече като "разсейване" на асиметричното разпределение на този фосфолипид (което обогатява вътрешната повърхност на плазмената мембрана).

Първоначалните събития от програмирана клетъчна смърт (апоптоза) също се характеризират с излагането на фосфатидилсеринови молекули на клетъчната повърхност, което "маркира" апоптотичните клетки за храносмилане от фагоцитни клетки или макрофаги.

Вътре в клетката

Вътреклетъчните функции на фосфатидилсерина са тясно свързани с неговите леко катионни характеристики, тъй като чрез своя заряд той може да се свързва с различни периферни протеини, които имат отрицателно заредени участъци.

Сред тези протеини могат да се откроят някои кинази и GTPases, които се активират, след като се свържат с въпросния фосфолипид.

Фосфатидилсеринът участва в "маркирането" на някои протеини, за да ги насочи към фагозоми при рециклиране или разграждане, а също и в промяна на каталитичната активност на други.

Доказано е, че образуването на определени йонни канали зависи от асоциацията на протеините, които ги съставят с фосфатидилсерин.

Той е източник на прекурсори за синтеза на други фосфолипиди, като фосфатидилетаноламин, който може да се образува от декарбоксилирането на фосфатидилсерин (фосфатидилсеринът е предшественик на митохондриалния фосфатидилетаноламин).

Къде се намира?

Фосфатидилсерин, подобно на повечето фосфолипиди, се намира в почти всички клетъчни мембрани и обогатява клетъчните мембрани на нервните тъкани; и в окото е особено изобилен на ретината.

В клетките, където се намира, в по-голяма или по-малка степен той обикновено се намира във вътрешния монослой на плазмената мембрана и в ендозомите, но той е рядък в митохондриите.

Както е описано през 1941 г., заедно с фосфатидилетаноламин, фосфатидилсеринът е част от вещество, известно като цефалин в мозъка на много бозайници.

Ползи от приема му

Значението на фосфатидилсерина за функционирането на нервната система е обстойно проучено и в продължение на няколко десетилетия се счита, че приемът му може да бъде полезен за здравето на централната нервна система.

Няколко проучвания стигат до заключението, че добавянето на фосфатидилсерин в диетата като хранителна добавка може да има положителни ефекти върху подобряването на паметта, ученето, концентрацията и спада на настроението, свързани с възрастта или остаряването.

Смята се, че предотвратява загубата на памет и други познавателни дейности като разсъждения, абстрактно мислене, психомоторни увреждания, промени в личността и поведението и други важни психични функции.

В някои по-специфични проучвания върху пациенти с проблеми с паметта приемът на фосфатидилсерин пряко допринася за изучаването на имена и лица, припомнянето на имена и лица и разпознаването на лицето.

Естествен източник на този фосфолипид са рибите. Въпреки това, видовете, редовно включени в хранителни добавки, се получават от мозъчната кора на говеда или от соя.

И двата вида фосфолипиди изпълняват едни и същи функции, но се различават по характеристиките на мастните киселини на техните аполарни опашки.

Предполага се също, че немембранно асоциираният фосфатидилсерин, приет като добавка (екзогенен), може да допринесе за клетъчната защита срещу оксидативен стрес.

Противопоказания

Първите проучвания и клинични изпитвания, проведени с този фосфолипид като хранителна добавка, разкриха, че интрамускулното му приложение може да предизвика дразнене и "изгаряния" и че интравенозното му приложение няма известни неблагоприятни ефекти.

Чрез орално приложение изглежда, че е безопасно лекарство, но в дози, по-високи от 600 mg, приложени преди лягане, може да причини безсъние. Докладите обаче сочат, че той е безопасен и ефективен, особено ако е съчетан със здравословен начин на живот, който включва физически упражнения и добро хранене.

Въпреки че голям брой проучвания показват, че поглъщането на този фосфолипид не води до вредни промени в биохимията на кръвта, едно от възможните противопоказания е свързано с пренасянето на инфекциозни заболявания като спонгиформна енцефалопатия поради консумацията на замърсени с приони мозъчни екстракти.

Препратки

1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Биохимия (4-то изд.). Бостън, САЩ: Брукс / Коул. CENGAGE Обучение.
2. Jorissen, B., Brouns, F., van Boxtel, M., Ponds, R., Verhey, F., & Jolles, J. (2002). Влиянието на получения от соя фосфатидилсерин върху познанието при увреждане на паметта, свързано с възрастта. Хранителна невронаука, 4, 121–134.
3. Kidd, PM (1996). фосфатидилсерин; Мембранно хранително вещество за памет. Клинична и механична оценка. Преглед на алтернативната медицина, 1 (2), 70–84.
4. Кингсли, М. (2006). Ефекти на добавката на фосфатидилсерин върху упражняващите хора, 36 (8), 657–669.
5. Luckey, M. (2008). Мембранна структурна биология: с биохимични и биофизични основи. Cambridge University Press.
6. Segawa, K., & Nagata, S. (2015). Апоптотичен сигнал "Изяж ме": експозиция на фосфатидилсерин. Тенденции в клетъчната биология, 1–12.
7. Vance, JE (2008). Фосфатидилсерин и фосфатидилетаноламин в клетки на бозайници: два метаболично свързани аминофосфолипиди. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
8. Vance, JE, & Steenbergen, R. (2005). Метаболизъм и функции на фосфатидилсерин. Напредък в липидните изследвания, 44, 207-234.
9. Vance, JE, & Tasseva, G. (2013). Образуване и функция на фосфатидилсерин и фосфатидилетаноламин в клетките на бозайниците. Biochimica et Biophysica Acta - Молекулярна и клетъчна биология на липидите, 1831 (3), 543–554.