FOSFATYDYLOSERYNA: BUDOWA, SYNTEZA, FUNKCJE, LOKALIZACJA - BIOLOGIA - 2026

Fosfatydyloseryna jest lipidów należących do rodziny fosfolipidów i glycerolipids grupy lub fosfoglicerydy, pochodzącym z 1,2-diacyloglicerol 3-fosforanu. Ponieważ ma w swojej strukturze grupę aminową, jest uważany za aminofosfolipid i występuje w błonach komórek zarówno eukariotycznych, jak i prokariotycznych.

Po raz pierwszy został opisany przez Folcha w 1941 r. Jako drugorzędny składnik cefaliny z mózgu bydlęcego (mózgowy kompleks lipidowy składający się również z fosfatydyloetanoloaminy), aw 1952 r. Baer i Maurukas wyjaśnili ważną część jej budowy chemicznej.

Ogólny schemat fosfolipidów. (1) hydrofilowa głowa, (2) hydrofobowe ogony, (A) fosfatydylocholina, (B) fosfatydyloetanoloamina, (C) fosfatydyloseryna i (D) schemat fosfatydyloglicerolu (Źródło: Foobar za pośrednictwem Wikimedia Commons)

U eukariotów ten fosfolipid stanowi od 3 do 15% fosfolipidów błonowych, a zróżnicowanie jego obfitości zależy od organizmu, rodzaju tkanki, rodzaju danej komórki, a nawet momentu jej rozwoju. .

Różne badania potwierdziły, że jest on nieobecny w mitochondriach eukariotów, ale odnotowano jego obecność w błonach komórkowych wielu bakterii, chociaż drogi biosyntezy jego syntezy w tych organizmach są różne.

Rozmieszczenie tego fosfolipidu w błonach komórkowych zależy w istocie od enzymów odpowiedzialnych za jego produkcję, a jego ruch (translokacja) między monowarstwami błony zależy od działania aminofosfolipid-flipaz (u drożdży) i skramblaz. i translokazy (u ssaków).

Jest niezbędnym lipidem dla wielu komórek układu nerwowego, do tego stopnia, że ​​obecnie opracowano suplementy diety, które zawierają go w swoich recepturach w celu poprawy niektórych zdolności mózgu i zapobiegania degeneracji innych.

Struktura

Fosfatydyloseryna jest glicerofosfolipidem i jako taka pochodzi z cząsteczki 1,2-diacyloglicerolo-3-fosforanu, to znaczy z cząsteczki glicerolu, która ma dwa zestryfikowane łańcuchy kwasów tłuszczowych na węglach 1 i 2 oraz na węglu 3 ma grupę fosforanową.

Struktura fosfatydyloseryny (źródło: Zirgouflex za pośrednictwem Wikimedia Commons)

Podobnie jak wszystkie lipidy, fosfatydyloseryna jest cząsteczką amfipatyczną, z hydrofilowym końcem polarnym reprezentowanym przez grupę fosforanową i wiążącą się z nią seryną oraz hydrofobowym końcem niepolarnym, złożonym z łańcuchów kwasów tłuszczowych połączonych wiązaniami estrowymi.

Nazwa „fosfatydyloseryna” odnosi się do wszystkich możliwych kombinacji kwasów tłuszczowych o różnej długości i różnym stopniu nasycenia, które są przyłączone do szkieletu glicerolu, który ma serynę przyłączoną do grupy fosforanowej na głowie polarnej.

Synteza

U prokariotów

U prokariotów fosfatydyloseryna jest wytwarzana przez enzymy syntetazy fosfatydyloseryny, które wiążą się z błoną komórkową lub z frakcjami rybosomów, w zależności od tego, czy są to odpowiednio bakterie Gram-ujemne czy Gram-dodatnie.

Synteza fosfatydyloseryny w tych mikroorganizmach jest regulowana i zależy od rodzaju i ilości lipidów dostępnych w miejscu, w którym znajduje się enzym syntetaza.

W drożdżach

Syntetaza fosfatydyloseryny drożdży syntetyzuje fosfatydyloserynę z reakcji między CDP-diacyloglicerolem i seryną, generując fosfatydyloserynę i CMP. Ten fosfolipid w tych organizmach jest ważnym półproduktem w syntezie fosfatydylocholiny i fosfatydyloetanoloaminy.

Ta reakcja jest regulowana przez wewnątrzkomórkowe stężenie inozytolu, który ma hamujący wpływ na enzym. Inne mechanizmy obejmują bezpośrednią fosforylację syntetazy lub pewnego enzymu regulatorowego, który bierze udział w szlaku biosyntezy.

U wyższych eukariontów (roślin i zwierząt)

W organizmach takich jak rośliny i zwierzęta (uważane przez niektórych autorów za wyższe eukarioty) synteza fosfatydyloseryny zachodzi poprzez zależną od wapnia reakcję wymiany zasad przez enzymy związane z retikulum endoplazmatycznym.

W tego typu reakcji fosfolipidy są syntetyzowane z wcześniej istniejących fosfolipidów, z których usuwa się grupę polarną i zamienia ją na cząsteczkę L-seryny.

W roślinach występują dwie syntetazy fosfatydyloseryny: jedna, która katalizuje zależną od wapnia reakcję zmiany zasady, a druga, która jest katalizowana w reakcji podobnej do tej, która występuje w drożdżach z diacyloglicerolu CDP.

Ssaki posiadają również dwie syntetazy fosfatydyloseryny: jedna katalizuje syntezę fosfatydyloseryny poprzez reakcję wymiany między fosfatydyloetanoloaminą i seryną, a druga robi to samo, ale używając fosfatydylocholiny jako substratu podstawowego.

cechy

Fosfatydyloseryna znajduje się we wszystkich typach komórek eukariotycznych; U ssaków wykazano, że chociaż nie występuje w równej ilości we wszystkich tkankach i nie jest jednym z fosfolipidów występujących w większej proporcji, jest niezbędny do przeżycia komórek.

Łańcuchy kwasów tłuszczowych związane z cząsteczkami fosfatydyloseryny w komórkach układu nerwowego wielu kręgowców odgrywają fundamentalną rolę w funkcjonowaniu układu nerwowego.

Na powierzchni komórki

Oprócz funkcji strukturalnych związanych z tworzeniem błon biologicznych, „redystrybucja” fosfatydyloseryny wyznacza początek wielu procesów fizjologicznych na poziomie komórkowym u ssaków, można więc powiedzieć, że bierze udział w różnych procesach sygnalizacji komórkowej.

Przykładami takich procesów jest krzepnięcie krwi, w którym fosfatydyloseryna jest przemieszczana w kierunku zewnętrznej monowarstwy błony komórkowej płytek krwi, co przyczynia się do gromadzenia się różnych czynników krzepnięcia na powierzchni tych komórek.

Podobny proces zachodzi podczas dojrzewania plemników, ale jest postrzegany bardziej jako „rozproszenie” asymetrycznego rozmieszczenia tego fosfolipidu (który wzbogaca wewnętrzną powierzchnię błony komórkowej).

Początkowe zdarzenia programowanej śmierci komórki (apoptozy) charakteryzują się również ekspozycją cząsteczek fosfatydyloseryny na powierzchnię komórki, co „zaznacza” komórki apoptotyczne do strawienia przez komórki fagocytarne lub makrofagi.

Wewnątrz celi

Wewnątrzkomórkowe funkcje fosfatydyloseryny są ściśle związane z jej lekko kationowymi właściwościami, ponieważ poprzez swój ładunek może ona łączyć się z różnymi białkami obwodowymi, które mają regiony naładowane ujemnie.

Wśród tych białek można wyróżnić niektóre kinazy i GTPazy, które są aktywowane po połączeniu z danym fosfolipidem.

Fosfatydyloseryna uczestniczy w „znakowaniu” niektórych białek, aby skierować je na fagosomy w szlakach recyklingu lub degradacji, a także w modyfikowaniu aktywności katalitycznej innych.

Wykazano, że tworzenie niektórych kanałów jonowych zależy od połączenia tworzących je białek z fosfatydyloseryną.

Jest źródłem prekursorów do syntezy innych fosfolipidów, np. Fosfatydyloetanoloaminy, która może powstać w wyniku dekarboksylacji fosfatydyloseryny (fosfatydyloseryna jest prekursorem mitochondrialnej fosfatydyloetanoloaminy).

Gdzie to się znajduje?

Fosfatydyloseryna, podobnie jak większość fosfolipidów, znajduje się w prawie wszystkich błonach komórkowych i wzbogaca błony komórkowe tkanek nerwowych; aw oku szczególnie obficie występuje na siatkówce.

W komórkach, w których występuje, w większym lub mniejszym stopniu, zwykle znajduje się w wewnętrznej monowarstwie błony komórkowej i endosomach, ale rzadko występuje w mitochondriach.

Jak opisano w 1941 roku, wraz z fosfatydyloetanoloaminą, fosfatydyloseryna jest częścią substancji znanej jako kefalina w mózgu wielu ssaków.

Korzyści z jego spożycia

Znaczenie fosfatydyloseryny w funkcjonowaniu układu nerwowego było szeroko badane i od kilkudziesięciu lat uważano, że jej spożycie może być korzystne dla zdrowia ośrodkowego układu nerwowego.

W kilku badaniach stwierdzono, że dodanie fosfatydyloseryny do diety jako suplementu diety może mieć pozytywny wpływ na poprawę pamięci, uczenia się, koncentracji i spadki nastroju związane z wiekiem lub starzeniem się.

Uważa się, że zapobiega utracie pamięci i innych czynności poznawczych, takich jak rozumowanie, myślenie abstrakcyjne, zaburzenia psychomotoryczne, zmiany osobowości i zachowania oraz inne ważne funkcje umysłowe.

W niektórych bardziej szczegółowych badaniach na pacjentach z problemami z pamięcią spożycie fosfatydyloseryny bezpośrednio przyczyniło się do uczenia się imion i twarzy, zapamiętywania imion i twarzy oraz rozpoznawania twarzy.

Naturalnym źródłem tego fosfolipidu są ryby. Jednak gatunki regularnie wchodzące w skład suplementów diety pozyskiwane są z kory mózgowej bydła lub soi.

Oba typy fosfolipidów spełniają te same funkcje, ale różnią się właściwościami kwasów tłuszczowych w ich niepolarnych ogonach.

Sugerowano również, że fosfatydyloseryna niezwiązana z błoną, przyjmowana jako suplement (egzogenna), może przyczyniać się do obrony komórkowej przed stresem oksydacyjnym.

Przeciwwskazania

Pierwsze badania i próby kliniczne przeprowadzone z tym fosfolipidem jako suplementem diety wykazały, że jego podanie domięśniowe może powodować podrażnienia i "oparzenia", a jego podanie dożylne nie ma żadnych znanych skutków ubocznych.

Przy podawaniu doustnym wydaje się być lekiem bezpiecznym, ale w dawkach wyższych niż 600 mg podawanych na chwilę przed snem może powodować bezsenność. Jednak raporty wskazują, że jest bezpieczny i skuteczny, zwłaszcza jeśli łączy się go ze zdrowym trybem życia, który obejmuje ćwiczenia fizyczne i dobre odżywianie.

Chociaż wiele badań wykazało, że spożycie tego fosfolipidu nie powoduje szkodliwych zmian w biochemii krwi, jednym z możliwych przeciwwskazań jest przenoszenie chorób zakaźnych, takich jak encefalopatia gąbczasta, z powodu spożycia ekstraktów z mózgu zanieczyszczonych prionami.

Bibliografia

1. Garrett, R. i Grisham, C. (2010). Biochemistry (4th ed.). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Learning.
2. Jorissen, B., Brouns, F., van Boxtel, M., Ponds, R., Verhey, F. i Jolles, J. (2002). Wpływ fosfatydyloseryny pochodzenia sojowego na funkcje poznawcze w upośledzeniu pamięci związanym z wiekiem. Nutritional Neuroscience, 4, 121–134.
3. Kidd, PM (1996). Fosfatydyloseryna; Odżywka błonowa dla pamięci. Ocena kliniczna i mechanistyczna. Przegląd medycyny alternatywnej, 1 (2), 70–84.
4. Kingsley, M. (2006). Skutki suplementacji fosfatydyloseryną na ćwiczących ludzi, 36 (8), 657–669.
5. Luckey, M. (2008). Biologia strukturalna błony: na podstawach biochemicznych i biofizycznych. Cambridge University Press.
6. Segawa, K. i Nagata, S. (2015). Apoptotyczny sygnał „Zjedz mnie”: ekspozycja na fosfatydyloserynę. Trends in Cell Biology, 1–12.
7. Vance, JE (2008). Fosfatydyloseryna i fosfatydyloetanoloamina w komórkach ssaków: dwa metabolicznie powiązane aminofosfolipidy. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
8. Vance, JE i Steenbergen, R. (2005). Metabolizm i funkcje fosfatydyloseryny. Progress in Lipid Research, 44, 207-234.
9. Vance, JE i Tasseva, G. (2013). Tworzenie i funkcja fosfatydyloseryny i fosfatydyloetanoloaminy w komórkach ssaków. Biochimica et Biophysica Acta - Molecular and Cell Biology of Lipids, 1831 (3), 543–554.