FOSFATIDILSERIN: STRUKTURA, SINTEZA, FUNKCIJE, MJESTO - BIOLOGIJA - 2026

Fosfatidilserin je lipid koji pripada obitelji fosfolipida i glycerolipids skupina ili fosfogliceridima, izvedene iz 1,2-diacil glicerol-3-fosfat. Budući da u svojoj strukturi ima amino skupinu, smatra se amino fosfolipidom i prisutan je u membranama i eukariotskih i prokariotskih stanica.

Folch ga je prvi put opisao 1941. godine kao sekundarnu komponentu cefalina iz goveđeg mozga (cerebralni lipidni kompleks koji je također sastavljen od fosfatidiletanolamina), a Baer i Maurukas su 1952. godine razjasnili važan dio njegove kemijske strukture.

Opća shema fosfolipida. (1) Hidrofilna glava, (2) Hidrofobni repovi, (A) Fosfatidilholin, (B) Fosfatidiletanolamin, (C) Fosfatidilserin i (D) Shema fosfatidilglicerola (Izvor: Foobar via Wikimedia Commons)

U eukariotama ovaj fosfolipid predstavlja između 3 i 15% membranskih fosfolipida, a varijacije u njegovom obilju ovise o organizmu, vrsti tkiva, vrsti dotične stanice i čak trenutku njenog razvoja.,

Različite studije potvrdile su da on nije prisutan u mitohondrijama eukariota, ali je zabilježeno njegovo prisustvo u staničnim membranama mnogih bakterija, iako su biosintetski putevi njegove sinteze u tim organizmima različiti.

Raspodjela ovog fosfolipida u staničnim membranama u osnovi ovisi o enzimima koji su odgovorni za njegovu proizvodnju, a njegovo kretanje (translokacija) između membranskih slojeva ovisi o djelovanju amino fosfolipid-flipaza (u kvascu) i scramblases. i translokaze (kod sisavaca).

Esencijalni je lipid za mnoge stanice živčanog sustava, do te mjere da su sada razvijeni dodaci prehrani koji ga uključuju u svoje formulacije kako bi poboljšali određene moždane kapacitete i spriječili degeneraciju drugih.

Struktura

Fosfatidilserin je glicerofosfolipid i kao takav nastaje iz molekule 3-fosfata glicerola 1,2-diacil glicerola, to jest iz molekule glicerola koja na svojim ugljikovima 1 i 2 i na ugljiku 3 ima dva esterificirana lanca masnih kiselina. ima fosfatnu skupinu.

Struktura fosfatidilserina (Izvor: Zirgouflex via Wikimedia Commons)

Kao i svi lipidi, fosfatidilserin je amfipatska molekula, s hidrofilnim polarnim koncem predstavljenim fosfatnom skupinom i serinom koji se na nju veže, te hidrofobnim apolarnim krajem, sastavljenim od lanaca masnih kiselina povezanih esterima.

Naziv "fosfatidilserin" odnosi se na sve moguće kombinacije masnih kiselina, različitih duljina i stupnjeva zasićenja, koje su pričvršćene na glicerolnu kralježnicu koja ima serin priključen na fosfatnu skupinu na polarnoj glavi.

Sinteza

U prokariote

U prokariotima fosfatidilserin nastaje enzimima fosfatidilserin sintetaze koji se povezuju s plazma membranom ili s ribosomalnim frakcijama, ovisno o tome je li Gram negativna ili Gram pozitivna bakterija.

Sinteza fosfatidilserina u tim mikroorganizmima je regulirana i ovisi o vrsti i količini lipida na mjestu na kojem se nalazi enzim sintetaza.

U kvascima

Kvasna fosfatidilserin sintetaza sintetizira fosfatidilserin iz reakcije između CDP-diacilglicerola i serina, stvarajući fosfatidilserin i CMP. Ovaj fosfolipid u tim organizmima važan je međuprodukt u sintezi fosfatidilholina i fosfatidiletanolamina.

Ovu reakciju reguliraju intracelularne koncentracije inozitola, koji ima inhibitorni učinak na enzim. Ostali mehanizmi uključuju izravno fosforilaciju sintetaze ili nekog regulatornog enzima koji je uključen u biosintetski put.

U višim eukariotama (biljkama i životinjama)

U organizmima kao što su biljke i životinje (koje neki autori smatraju višim eukariotima) sinteza fosfatidilserina odvija se reakcijom izmjene baze kalcija ovisnom o enzimima povezanim s endoplazmatskim retikulumom.

U ovoj vrsti reakcije fosfolipidi se sintetiziraju iz postojećih fosfolipida, iz kojih se uklanja polarna skupina i razmjenjuju se s molekulom L-serina.

U biljkama postoje dvije fosfatidilserin sintetaze: jedna koja katalizira reakciju promjene baze ovisne o kalcijumu, a druga koja katalizira u reakciji sličnoj onoj koja se događa u kvascu iz CDP-diacilglicerola.

Sisavci također posjeduju dvije fosfatidilserin sintetaze: jedna katalizira sintezu fosfatidilserina reakcijom izmjene fosfatidiletanolamina i serina, a druga čini isto, ali koristeći fosfatidilholin kao osnovni supstrat.

Značajke

Fosfatidilserin se nalazi u svim vrstama eukariotskih stanica; a kod sisavaca se pokazalo da, iako nije podjednako obilna u svim tkivima i nije jedan od fosfolipida koji se nalaze u najvećem udjelu, neophodan je za opstanak stanica.

Lanci masnih kiselina povezani s molekulama fosfatidilserina u stanicama živčanog sustava mnogih kralježnjaka igraju temeljnu ulogu u funkcioniranju živčanog sustava.

Na staničnoj površini

Pored svojih strukturnih funkcija za uspostavu bioloških membrana, "preraspodjela" fosfatidilserina označava početak brojnih fizioloških procesa na staničnoj razini kod sisavaca, pa bi se moglo reći da je uključen u različite procese stanične signalizacije.

Primjeri ovih procesa su koagulacija krvi, gdje se fosfatidilserin premješta prema vanjskom monolastu plazma membrane trombocita, što pridonosi nakupljanju različitih faktora koagulacije prema površini ovih stanica.

Sličan se proces događa tijekom sazrijevanja spermatozoida, ali više se doživljava kao "disipacija" asimetrične raspodjele ovog fosfolipida (koja obogaćuje unutarnju površinu plazma membrane).

Početni događaji programirane stanične smrti (apoptoza) također su karakterizirani izlaganjem molekula fosfatidilserina na staničnoj površini, što "obilježava" apoptotičke stanice za probavu fagocitnim stanicama ili makrofagama.

Unutar ćelije

Intraćelijske funkcije fosfatidilserina usko su povezane s njegovim blago kationskim karakteristikama, jer se pomoću naboja može povezati s raznim perifernim proteinima koji imaju negativno nabijena područja.

Među tim proteinima mogu se istaknuti neke kinaze i GTPaze, koje se aktiviraju kad se povezuju s predmetnim fosfolipidom.

Fosfatidilserin sudjeluje u "označavanju" nekih proteina kako bi ih usmjerio prema fagozomima u recikliranju ili razgradnji, kao i u modificiranju katalitičke aktivnosti drugih.

Pokazano je da stvaranje određenih ionskih kanala ovisi o povezanosti proteina koji ih čine s fosfatidilserinom.

Izvor je prekursora za sintezu drugih fosfolipida, poput fosfatidiletanolamina, koji se mogu formirati iz dekarboksilacije fosfatidilserina (fosfatidilserin je prekursor mitohondrijskog fosfatidiletanolamina).

Gdje se nalazi?

Fosfatidilserin se, poput većine fosfolipida, nalazi u gotovo svim staničnim membranama i obogaćuje stanične membrane živčanih tkiva; a u oku je osobito obilna na mrežnici.

U stanicama u kojima se on nalazi u većoj ili manjoj mjeri obično se nalazi u unutarnjem monolastu plazma membrane i u endosomima, ali je to mitohondrija rijetka.

Kao što je opisano 1941. godine, zajedno s fosfatidiletanolaminom, fosfatidilserin je dio tvari poznate kao cefalin u mozgu mnogih sisavaca.

Prednosti njegovog unosa

Važnost fosfatidilserina u funkcioniranju živčanog sustava detaljno je proučavana i već nekoliko desetljeća smatra se da njegov unos može biti koristan za zdravlje središnjeg živčanog sustava.

Nekoliko studija zaključilo je da dodavanje fosfatidilserina u prehrani kao dodatak prehrani može imati pozitivne učinke na poboljšanje pamćenja, učenja, koncentracije i pada raspoloženja povezanih s dobi ili starenjem.

Smatra se da sprječava gubitak pamćenja i druge kognitivne aktivnosti kao što su rasuđivanje, apstraktno razmišljanje, psihomotorno oštećenje, promjene u osobnosti i ponašanju i druge važne mentalne funkcije.

U nekim specifičnijim studijama na pacijentima koji imaju problema s pamćenjem, unos fosfatidilserina izravno je doprinio učenju imena i lica, opozivanju imena i lica i prepoznavanju lica.

Prirodni izvor ovog fosfolipida je riba. Međutim, vrste koje se redovito uključuju u dodatke prehrani dobivaju se iz moždane kore goveda ili iz soje.

Obje vrste fosfolipida ispunjavaju iste funkcije, ali se razlikuju u karakteristikama masnih kiselina njihovih apolarnih repova.

Također se sugerira da fosfatidilserin koji nije povezan s membranom, uzet kao dodatak (egzogeni) može doprinijeti staničnoj odbrani protiv oksidativnog stresa.

kontraindikacije

Prve studije i klinička ispitivanja provedena s ovim fosfolipidom kao dodatkom prehrani otkrila su da njegova intramuskularna primjena može izazvati iritaciju i "opekline", te da njegova intravenska primjena nema poznate štetne učinke.

Oralnim davanjem čini se da je siguran lijek, ali u dozama većim od 600 mg primijenjenim prije spavanja može izazvati nesanicu. Međutim, izvješća ukazuju da je siguran i učinkovit, posebno ako se kombinira sa zdravim načinom života, koji uključuje fizičku vježbu i dobru prehranu.

Iako je veliki broj studija pokazao da unos ovog fosfolipida ne uzrokuje štetne promjene u biokemiji krvi, jedna od mogućih kontraindikacija povezana je s prijenosom zaraznih bolesti poput spongiformne encefalopatije uslijed konzumacije moždanih ekstrakata kontaminiranih prionima.

Reference

1. Garrett, R., i Grisham, C. (2010). Biokemija (4. izd.). Boston, SAD: Brooks / Cole. CENGAGE Učenje.
2. Jorissen, B., Brouns, F., van Boxtel, M., Ribnjaci, R., Verhey, F., i Jolles, J. (2002). Utjecaj fosfatidilserina na osnovu soje na kogniciju u oštećenju pamćenja povezanog s dobi. Prehrambena neuroznanost, 4, 121–134.
3. Kidd, PM (1996). fosfatidilserina; Membranski hranjivi sastojak za memoriju. Klinička i mehanička procjena. Pregled alternativne medicine, 1 (2), 70–84.
4. Kingsley, M. (2006). Učinci dodataka fosfatidilserina na ljude koji vježbaju, 36 (8), 657–669.
5. Luckey, M. (2008). Membranska strukturna biologija: s biokemijskim i biofizičkim osnovama. Cambridge University Press.
6. Segawa, K., i Nagata, S. (2015). Apoptotski signal "Jedite me": Izloženost fosfatidilserinu. Trendovi u staničnoj biologiji, 1–12.
7. Vance, JE (2008). Fosfatidilserin i fosfatidiletanolamin u stanicama sisavaca: dva metabolički povezana aminofosfolipida. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
8. Vance, JE, & Steenbergen, R. (2005). Metabolizam i funkcije fosfatidilserina. Napredak u istraživanju lipida, 44, 207-234.
9. Vance, JE, & Tasseva, G. (2013). Tvorba i funkcija fosfatidilserina i fosfatidiletanolamina u stanicama sisavaca. Biochimica et Biophysica Acta - Molekularna i stanična biologija lipida, 1831. (3), 543–554.