FOSFATIDYLSERIN: STRUKTUR, SYNTESE, FUNKSJONER, BELIGGENHET - BIOLOGI - 2026

Den fosfatidylserin er et lipid som tilhører familien av fosfolipider og glycerolipids gruppe eller fosfoglyserider, avledet fra 1,2-diacyl glycerol 3-fosfat. Siden den har en aminogruppe i sin struktur, regnes den som en aminofosfolipid og er til stede i membraner av både eukaryote og prokaryote celler.

Det ble beskrevet for første gang av Folch, i 1941, som en sekundær komponent av kefalin fra storfehjerne (et cerebralt lipidkompleks også sammensatt av fosfatidyletanolamin), og i 1952 belyste Baer og Maurukas en viktig del av dens kjemiske struktur.

Generelt opplegg for fosfolipider. (1) Hydrofilt hode, (2) Hydrofobe haler, (A) fosfatidylkolin, (B) fosfatidyletanolamin, (C) fosfatidylserin og (D) skjema for en fosfatidylglyserol (Kilde: Foobar via Wikimedia Commons)

I eukaryoter representerer dette fosfolipid mellom 3 og 15% av membranfosfolipider, og variasjonen i dens overflod avhenger av organismen, vevstypen, den aktuelle cellen og til og med øyeblikket av utviklingen. .

Ulike studier har bekreftet at det er fraværende i mitokondriene til eukaryoter, men det er rapportert om tilstedeværelsen i cellemembranene til mange bakterier, selv om de biosyntetiske rutene for syntese i disse organismer er forskjellige.

Distribusjonen av dette fosfolipidet i cellemembraner avhenger i hovedsak av enzymene som er ansvarlige for dens produksjon og dens bevegelse (translokasjon) mellom membranmonolagene avhenger av virkningen av aminofosfolipid-flipaser (i gjær) og scramblases. og translokaser (hos pattedyr).

Det er en essensiell lipid for mange celler i nervesystemet, i en slik grad at det nå er utviklet kosttilskudd som inkluderer det i formuleringene deres for å forbedre visse hjernekapasiteter og forhindre degenerasjon av andre.

Struktur

Fosfatidylserin er et glyserofosfolipid og er som sådan avledet fra et 1,2-diacylglyserol 3-fosfatmolekyl, det vil si fra et glyserolmolekyl som har to forestrede fettsyrekjeder på karbonene 1 og 2 og på karbon 3 har en fosfatgruppe.

Struktur av fosfatidylserin (Kilde: Zirgouflex via Wikimedia Commons)

Som alle lipider er fosfatidylserin et amfipatisk molekyl, med en hydrofil polar ende representert av fosfatgruppen og serinet som binder seg til den, og en hydrofob apolar ende, sammensatt av fettsyrekjeder forbundet med esterbindinger.

Navnet "fosfatidylserin" refererer til alle mulige kombinasjoner av fettsyrer, av varierende lengde og metningsgrad, som er festet til et glyserolryggben som har et serin festet til fosfatgruppen på det polare hodet.

syntese

I prokaryoter

I prokaryoter produseres fosfatidylserin av fosfatidylserinsyntetase-enzymer som assosieres med plasmamembranen eller med ribosomale fraksjoner, avhengig av om det er henholdsvis Gram-negativ eller Gram-positive bakterier.

Syntese av fosfatidylserin i disse mikroorganismer er regulert og avhenger av typen og mengden lipider som er tilgjengelige på stedet der syntetase-enzymet er funnet.

I gjær

Gjærfosfatidylserinsyntetase syntetiserer fosfatidylserin fra reaksjonen mellom CDP-diacylglycerol og serin, og genererer fosfatidylserin og CMP. Dette fosfolipidet, i disse organismer, er et viktig mellomprodukt i syntesen av fosfatidylkolin og fosfatidyletanolamin.

Denne reaksjonen reguleres av intracellulære konsentrasjoner av inositol, som har hemmende effekter på enzymet. Andre mekanismer involverer direkte fosforylering av syntetasen eller et regulatorisk enzym som er involvert i den biosyntetiske banen.

I høyere eukaryoter (planter og dyr)

I organismer som planter og dyr (av noen forfattere betraktet som høyere eukaryoter) skjer syntesen av fosfatidylserin gjennom en kalsiumavhengig baseutvekslingsreaksjon gjennom enzymer assosiert med den endoplasmatiske retikulum.

I denne reaksjonstypen syntetiseres fosfolipider fra eksisterende fosfolipider, hvorfra den polare gruppen fjernes og byttes ut med et molekyl L-serin.

I planter er det to fosfatidylserinsyntetaser: den ene som katalyserer den kalsiumavhengige baseendringsreaksjonen og den andre som katalyserer i en reaksjon som ligner på den som oppstår i gjær fra CDP-diacylglycerol.

Pattedyr har også to fosfatidylserinsyntetaser: det ene katalyserer syntesen av fosfatidylserin gjennom en utvekslingsreaksjon mellom en fosfatidyletanolamin og en serin, og den andre gjør det samme, men bruker en fosfatidylkolin som basissubstrat.

Egenskaper

Fosfatidylserin finnes i alle typer eukaryote celler; og hos pattedyr er det vist at selv om det ikke er like rikelig i alle vev, og det ikke er et av fosfolipidene som er funnet i større andel, er det essensielt for overlevelse av celler.

Fettsyrekjedene assosiert med fosfatidylserinmolekyler i cellene i nervesystemet til mange virveldyr spiller en grunnleggende rolle i nervesystemets funksjon.

På celleoverflaten

I tillegg til dens strukturelle funksjoner for etablering av biologiske membraner, markerer "omfordelingen" av fosfatidylserin begynnelsen på en rekke fysiologiske prosesser på cellenivå hos pattedyr, så det kan sies at det er involvert i forskjellige cellulære signalprosesser.

Eksempler på disse prosessene er blodkoagulasjon, hvor fosfatidylserin blir translokert mot det ytre monolaget av plasmamembranen på blodplater, noe som bidrar til akkumulering av forskjellige koagulasjonsfaktorer mot overflaten av disse cellene.

En lignende prosess skjer under modningen av sædceller, men blir sett på som en "dissipasjon" av den asymmetriske fordelingen av dette fosfolipidet (som beriker den indre overflaten av plasmamembranen).

De første begivenhetene med programmert celledød (apoptose) er også preget av eksponering av fosfatidylserinmolekyler til celleoverflaten, som "markerer" apoptotiske celler for fordøyelse ved fagocytiske celler eller makrofager.

Inne i cellen

De intracellulære funksjonene til fosfatidylserin er nært beslektet med dens svakt kationiske egenskaper, siden den gjennom sin ladning kan assosiere seg med forskjellige perifere proteiner som har negativt ladede regioner.

Blant disse proteinene kan noen kinaser og GTPaser utheves, som aktiveres når de assosieres med det aktuelle fosfolipidet.

Fosfatidylserin deltar i "merkingen" av noen proteiner for å rette dem mot fagosomer i resirkulerings- eller nedbrytningsveier og også i å modifisere andres katalytiske aktivitet.

Det er vist at dannelsen av visse ionekanaler avhenger av forbindelsen mellom proteiner som utgjør dem med fosfatidylserin.

Det er en kilde til forløpere for syntesen av andre fosfolipider, så som fosfatidyletanolamin, som kan dannes fra dekarboksylering av fosfatidylserin (fosfatidylserin er forløperen til mitokondriell fosfatidyletanolamin).

Hvor befinner det seg?

Fosfatidylserin, som de fleste fosfolipider, finnes i nesten alle cellemembraner og beriker cellemembranene i nervevevene; og i øyet er det spesielt rikelig på netthinnen.

I celler der den finnes, i større eller mindre grad, finnes den vanligvis i det indre monolaget av plasmamembranen og i endosomer, men det er sjelden i mitokondrier.

Som beskrevet i 1941 er fosfatidylserin sammen med fosfatidyletanolamin en del av et stoff kjent som kefalin i hjernen til mange pattedyr.

Fordeler med inntaket

Viktigheten av fosfatidylserin for nervesystemets funksjon er blitt studert grundig, og i flere tiår har det blitt vurdert at inntaket kan være gunstig for sentralnervesystemets helse.

Flere studier har konkludert med at tilsetning av fosfatidylserin i kostholdet som et ernæringstilskudd kan ha positive effekter på å forbedre hukommelse, læring, konsentrasjon og humørsvingninger relatert til alder eller aldring.

Det antas å forhindre tap av hukommelse og andre kognitive aktiviteter som resonnement, abstrakt tenking, psykomotorisk svekkelse, endringer i personlighet og atferd og andre viktige mentale funksjoner.

I noen mer spesifikke studier på pasienter med hukommelsesproblemer, bidro inntaket av fosfatidylserin direkte til læring av navn og ansikter, tilbakekalling av navn og ansikter og ansiktsgjenkjenning.

En naturlig kilde til dette fosfolipidet er fisk. Imidlertid er artene regelmessig inkludert i næringstilskudd hentet fra hjernebarken til storfe eller fra soyabønner.

Begge typer fosfolipider har de samme funksjonene, men avviker i egenskapene til fettsyrene i deres apolare haler.

Det er også antydet at ikke-membranassosiert fosfatidylserin tatt som et supplement (eksogent) kan bidra til cellulært forsvar mot oksidativt stress.

Kontra

De første studiene og kliniske forsøkene som ble utført med dette fosfolipidet som et ernæringstilskudd, avslørte at dets intramuskulære administrering kan forårsake irritasjon og "forbrenning", og at den intravenøse administrasjonen ikke har noen kjente bivirkninger.

Ved hjelp av oral administrasjon ser det ut til å være et trygt medikament, men i doser som er høyere enn 600 mg administrert før sengetid, kan det føre til søvnløshet. Rapporter indikerer imidlertid at det er trygt og effektivt, spesielt hvis det er kombinert med en sunn livsstil, som inkluderer fysisk trening og god ernæring.

Selv om et stort antall studier har vist at inntak av dette fosfolipidet ikke gir skadelige endringer i biokjemi i blodet, er en av de mulige kontraindikasjonene relatert til overføring av smittsomme sykdommer som spongiform encefalopati på grunn av forbruk av hjerneekstrakter forurenset med prioner.

referanser

1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biokjemi (4. utg.). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Læring.
2. Jorissen, B., Brouns, F., van Boxtel, M., Ponds, R., Verhey, F., & Jolles, J. (2002). Påvirkningen av soya-avledet fosfatidylserin på kognisjon i aldersassosiert hukommelsesnedsettelse. Nutritional Neuroscience, 4, 121–134.
3. Kidd, PM (1996). phosphatidylserine; Membrane Nutrient for Memory. En klinisk og mekanistisk vurdering. Evaluering av alternativ medisin, 1 (2), 70–84.
4. Kingsley, M. (2006). Effekter av fosfatidylserintilskudd på å trene mennesker, 36 (8), 657–669.
5. Luckey, M. (2008). Membran strukturell biologi: med biokjemiske og biofysiske fundamenter. Cambridge University Press.
6. Segawa, K., & Nagata, S. (2015). Et apoptotisk "Eat Me" -signal: Fosfatidylserineksponering. Trender i cellebiologi, 1–12.
7. Vance, JE (2008). Fosfatidylserin og fosfatidyletanolamin i pattedyrceller: to metabolsk relaterte aminofosfolipider. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
8. Vance, JE, & Steenbergen, R. (2005). Metabolisme og funksjoner av fosfatidylserin. Fremgang i Lipid Research, 44, 207-234.
9. Vance, JE, & Tasseva, G. (2013). Dannelse og funksjon av fosfatidylserin og fosfatidyletanolamin i pattedyrceller. Biochimica et Biophysica Acta - Molecular and Cell Biology of Lipids, 1831 (3), 543–554.