PHOSPHATIDYLSERIN: STRUKTUR, SYNTESE, FUNKTIONER, PLACERING - BIOLOGI - 2025

Den phosphatidylserin er et lipid tilhører familien af phospholipider og glycerolipider gruppe eller phosphoglycerider, afledt fra 1,2-diacylglycerol 3-phosphat. Da den har en aminogruppe i sin struktur, betragtes den som en amino-phospholipid og findes i membraner fra både eukaryote og prokaryote celler.

Det blev beskrevet for første gang af Folch, i 1941, som en sekundær komponent af cephalin fra den bovine hjerne (et cerebralt lipidkompleks, der også består af phosphatidylethanolamin), og i 1952 belyste Baer og Maurukas en vigtig del af dens kemiske struktur.

Generelt skema for phospholipider. (1) Hydrofilt hoved, (2) Hydrofob haler, (A) Phosfatidylcholin, (B) Phosphatidylethanolamin, (C) Phosphatidylserin og (D) Skema for en phosphatidylglycerol (Kilde: Foobar via Wikimedia Commons)

I eukaryoter repræsenterer dette phospholipid mellem 3 og 15% af membranphospholipider, og variationen i dens overflod afhænger af organismen, typen af ​​væv, den pågældende celletype og endda tidspunktet for dens udvikling..

Forskellige undersøgelser har verificeret, at det er fraværende i mitokondrierne af eukaryoter, men det er rapporteret om dets tilstedeværelse i cellemembranerne hos mange bakterier, skønt de biosyntetiske veje til dens syntese i disse organismer er forskellige.

Distributionen af ​​dette phospholipid i cellemembraner afhænger i det væsentlige af de enzymer, der er ansvarlige for dets produktion og dets bevægelse (translokation) mellem membranmonolagene afhænger af virkningen af ​​amino-phospholipid-flipaser (i gær) og scramblease. og translokaser (hos pattedyr).

Det er et essentielt lipid for mange celler i nervesystemet, i en sådan grad, at der nu er blevet udviklet ernæringstilskud, der inkluderer det i deres formuleringer for at forbedre visse hjernekapaciteter og forhindre degeneration af andre.

Struktur

Phosphatidylserin er et glycerophospholipid og er som sådan afledt af et 1,2-diacylglycerol-3-phosphatmolekyle, det vil sige fra et glycerolmolekyle, der har to esterificerede fedtsyrekæder på dets kulstof 1 og 2 og på carbon 3 har en phosphatgruppe.

Struktur af phosphatidylserin (Kilde: Zirgouflex via Wikimedia Commons)

Som alle lipider er phosphatidylserin et amfipatisk molekyle med en hydrofil polær ende repræsenteret af phosphatgruppen og serinet, der binder til den, og en hydrofob apolar ende, sammensat af fedtsyrekæder bundet af esterbindinger.

Navnet "phosphatidylserin" henviser til alle mulige kombinationer af fedtsyrer, i forskellige længder og grader af mætning, der er bundet til en glycerolskelettet, der har en serin bundet til phosphatgruppen på det polære hoved.

syntese

I prokaryoter

I prokaryoter produceres phosphatidylserin af phosphatidylserinsynthetaseenzymer, der er forbundet med plasmamembranen eller med ribosomale fraktioner, afhængigt af om det er henholdsvis Gram-negativ eller Gram-positive bakterier.

Syntesen af ​​phosphatidylserin i disse mikroorganismer reguleres og afhænger af typen og mængden af ​​lipider, der er tilgængelige på det sted, hvor syntetaseenzymet findes.

I gær

Gærphosphatidylserinsyntetase syntetiserer phosphatidylserin fra reaktionen mellem CDP-diacylglycerol og serin, hvilket genererer phosphatidylserin og CMP. Dette phospholipid i disse organismer er et vigtigt mellemprodukt i syntesen af ​​phosphatidylcholin og phosphatidylethanolamin.

Denne reaktion reguleres af intracellulære koncentrationer af inositol, som har hæmmende virkninger på enzymet. Andre mekanismer involverer den direkte phosphorylering af syntetasen eller et regulatorisk enzym, der er involveret i den biosyntetiske vej.

I højere eukaryoter (planter og dyr)

I organismer såsom planter og dyr (af nogle forfattere betragtes som højere eukaryoter) sker syntesen af ​​phosphatidylserin gennem en calciumafhængig baseudvekslingsreaktion gennem enzymer, der er forbundet med den endoplasmatiske retikulum.

I denne reaktionstype syntetiseres phospholipider fra allerede eksisterende phospholipider, hvorfra den polære gruppe fjernes og udskiftes med et molekyle L-serin.

I planter er der to phosphatidylserinsyntetaser: den ene, der katalyserer den calciumafhængige baseændringsreaktion, og den anden, der katalyserer i en reaktion svarende til den, der forekommer i gær fra CDP-diacylglycerol.

Pattedyr har også to phosphatidylserinsyntetaser: den ene katalyserer syntesen af ​​phosphatidylserin ved en udvekslingsreaktion mellem en phosphatidylethanolamin og en serin, og den anden gør det samme, men ved hjælp af en phosphatidylcholin som basissubstrat.

Funktioner

Phosphatidylserin findes i alle typer eukaryote celler; og hos pattedyr er det vist, at selv om det ikke er lige så rigeligt i alle væv, og det ikke er et af de phospholipider, der findes i større andel, er det essentielt for overlevelse af celler.

Fedtsyrekæderne, der er forbundet med phosphatidylserinmolekyler i cellerne i nervesystemet i mange hvirveldyr, spiller en grundlæggende rolle i nervesystemets funktion.

På celleoverfladen

Ud over dets strukturelle funktioner til etablering af biologiske membraner markerer "omfordelingen" af phosphatidylserin begyndelsen på adskillige fysiologiske processer på celleniveau hos pattedyr, så det kan siges, at det er involveret i forskellige cellulære signalprocesser.

Eksempler på disse processer er blodkoagulation, hvor phosphatidylserin translokeres mod det ydre monolag af plasmamembranen på blodplader, hvilket bidrager til akkumulering af forskellige koagulationsfaktorer mod overfladen af ​​disse celler.

En lignende proces forekommer under modning af sædceller, men ses mere som en "dissipation" af den asymmetriske fordeling af dette phospholipid (som beriger den indre overflade af plasmamembranen).

De indledende begivenheder med programmeret celledød (apoptose) er også karakteriseret ved eksponering af phosphatidylserinmolekyler til celleoverfladen, der "markerer" apoptotiske celler til fordøjelse med fagocytiske celler eller makrofager.

Inde i cellen

De intracellulære funktioner af phosphatidylserin er tæt forbundet med dets let kationiske egenskaber, da det gennem dets ladning kan assosieres med forskellige perifere proteiner, der har negativt ladede regioner.

Blandt disse proteiner kan nogle kinaser og GTPaser fremhæves, som aktiveres, når de associeres med det pågældende phospholipid.

Phosphatidylserin deltager i "mærkning" af nogle proteiner for at dirigere dem mod fagosomer i genanvendelses- eller nedbrydningsveje og også i modificering af andres katalytiske aktivitet.

Det er vist, at dannelsen af ​​visse ionkanaler afhænger af forbindelsen mellem de proteiner, der udgør dem med phosphatidylserin.

Det er en kilde til forstadier til syntese af andre phospholipider, såsom fosfatidylethanolamin, der kan dannes fra dekarboxyleringen af ​​phosphatidylserin (phosphatidylserin er forløberen for mitokondrisk phosphatidylethanolamin).

Hvor er det placeret?

Phosphatidylserin, som de fleste phospholipider, findes i næsten alle cellemembraner og beriger cellemembranerne i nervevæv; og i øjet er det især rigeligt på nethinden.

I celler, hvor det findes, i større eller mindre grad, findes det normalt i det indre monolag af plasmamembranen og i endosomer, men det er sjældent i mitokondrier.

Som beskrevet i 1941 er phosphatidylserin sammen med phosphatidylethanolamin en del af et stof kendt som cephalin i hjernen hos mange pattedyr.

Fordele ved dens indtag

Fosfatidylserins betydning for nervesystemets funktion er blevet undersøgt omfattende, og i flere årtier er det blevet overvejet, at dets indtagelse kan være gavnligt for centralnervesystemets helbred.

Flere undersøgelser har konkluderet, at tilsætning af fosfatidylserin i kosten som et ernæringstilskud kan have positive effekter på forbedring af hukommelse, læring, koncentration og humørsvingninger i forbindelse med alder eller aldring.

Det menes at forhindre tab af hukommelse og andre kognitive aktiviteter såsom ræsonnement, abstrakt tænkning, psykomotorisk svækkelse, ændringer i personlighed og adfærd og andre vigtige mentale funktioner.

I nogle mere specifikke undersøgelser af patienter med hukommelsesproblemer bidrog indtagelsen af ​​phosphatidylserin direkte til indlæring af navne og ansigter, tilbagekaldelse af navne og ansigter og ansigtsgenkendelse.

En naturlig kilde til dette phospholipid er fisk. De arter, der regelmæssigt indgår i ernæringstilskud, opnås dog fra hjernebarken hos kvæg eller fra sojabønner.

Begge typer phospholipider udfører de samme funktioner, men adskiller sig i egenskaberne af fedtsyrerne i deres apolære haler.

Det er også blevet antydet, at ikke-membranassocieret phosphatidylserin taget som et supplement (eksogent) kan bidrage til cellulært forsvar mod oxidativ stress.

Kontraindikationer

De første undersøgelser og kliniske forsøg, der blev udført med dette phospholipid som et ernæringstilskud, afslørede, at dets intramuskulære indgivelse kan forårsage irritation og "forbrændinger", og at dets intravenøse indgivelse ikke har kendte bivirkninger.

Oralt administreret ser det ud til at være et sikkert lægemiddel, men i doser større end 600 mg indgivet lige før sengetid kan det forårsage søvnløshed. Rapporter angiver imidlertid, at det er sikkert og effektivt, især hvis det er kombineret med en sund livsstil, som inkluderer fysisk træning og god ernæring.

Selvom et stort antal undersøgelser har vist, at indtagelse af dette phospholipid ikke frembringer skadelige ændringer i blodkemi, er en af ​​de mulige kontraindikationer relateret til overførsel af infektionssygdomme, såsom svampeformet encephalopati på grund af forbruget af hjerneekstrakter kontamineret med prioner.

Referencer

1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biokemi (4. udg.). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Læring.
2. Jorissen, B., Brouns, F., van Boxtel, M., Ponds, R., Verhey, F., & Jolles, J. (2002). Indflydelsen af ​​soja afledt fosfatidylserin på kognition i aldersassocieret hukommelseshæmning. Ernæringsmæssig neurovidenskab, 4, 121–134.
3. Kidd, PM (1996). Phosphatidylserin; Membranernæring til hukommelse. En klinisk og mekanistisk vurdering. Evaluering af alternativ medicin, 1 (2), 70–84.
4. Kingsley, M. (2006). Effekter af fosfatidylserintilskud på træning af mennesker, 36 (8), 657-669.
5. Luckey, M. (2008). Membranstrukturbiologi: med biokemiske og biofysiske fundamenter. Cambridge University Press.
6. Segawa, K., & Nagata, S. (2015). Et apoptotisk "Eat Me" -signal: Fosfatidylserineksponering. Tendenser inden for cellebiologi, 1–12.
7. Vance, JE (2008). Phosphatidylserin og phosphatidylethanolamin i pattedyrsceller: to metabolisk beslægtede aminophospholipider. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
8. Vance, JE, & Steenbergen, R. (2005). Metabolisme og funktioner af phosphatidylserin. Fremskridt inden for lipidforskning, 44, 207-234.
9. Vance, JE, & Tasseva, G. (2013). Dannelse og funktion af phosphatidylserin og phosphatidylethanolamin i pattedyrceller. Biochimica et Biophysica Acta - Molecular and Cell Biology of Lipids, 1831 (3), 543–554.