FOSFATIDILSERIN: ZGRADBA, SINTEZA, FUNKCIJE, LOKACIJA - BIOLOGIJA - 2026

Fosfatidilserin je lipid, ki spada v družino fosfolipidi in glycerolipids skupine ali phosphoglycerides, ki izhaja iz 1,2-diacil glicerol 3-fosfat. Ker ima v svoji strukturi amino skupino, velja za amino fosfolipid in je prisoten v membranah evkariontskih in prokariotskih celic.

Folch ga je leta 1941 prvič opisal kot sekundarno sestavino cefalina iz govejih možganov (možgansko-lipidni kompleks, ki ga tvorita tudi fosfatidiletanolamin), leta 1952 pa sta Baer in Maurukas razjasnila pomemben del njegove kemične strukture.

Splošna shema fosfolipidov. (1) hidrofilna glava, (2) hidrofobni repi, (A) fosfatidilholin, (B) fosfatidiletanolamin, (C) fosfatidilserin in (D) shema fosfatidilglicerola (vir: Foobar prek Wikimedia Commons)

V evkariotih ta fosfolipid predstavlja med 3 in 15% membranskih fosfolipidov, variacija njegove številčnosti pa je odvisna od organizma, vrste tkiva, vrste zadevne celice in celo trenutka njenega razvoja. .

Različne študije so potrdile, da v mitohondrijih evkariotov ni, vendar so poročali o njegovi prisotnosti v celičnih membranah mnogih bakterij, čeprav so biosintetične poti njegove sinteze v teh organizmih različne.

Porazdelitev tega fosfolipida v celičnih membranah je v bistvu odvisna od encimov, ki so odgovorni za njegovo proizvodnjo, njegovo gibanje (translokacija) med membranskimi monoplasti pa je odvisno od delovanja amino fosfolipid-flipaz (v kvasovkah) in scramblases. in translokaze (pri sesalcih).

To je bistven lipid za številne celice živčnega sistema, do te mere, da so zdaj razvili prehranske dodatke, ki jih vključujejo v svoje formulacije, da bi izboljšali določene možganske zmogljivosti in preprečili degeneracijo drugih.

Struktura

Fosfatidilserin je glicerofosfolipid in kot tak izhaja iz 1,2-diacil glicerol 3-fosfatne molekule, torej iz molekule glicerola, ki ima na svojih ogljikih 1 in 2 in ogljiku 3 dve esterificirani verigi maščobnih kislin ima fosfatno skupino.

Struktura fosfatidilserina (Vir: Zirgouflex prek Wikimedia Commons)

Kot vsi lipidi je fosfatidilserin amfipatična molekula, s hidrofilnim polarnim koncem, ki ga predstavljata fosfatna skupina in serin, ki se nanjo veže, ter hidrofobnim apolarnim koncem, sestavljenim iz verig maščobnih kislin, povezanih z esterskimi vezmi.

Ime "fosfatidilserin" se nanaša na vse možne kombinacije maščobnih kislin različnih dolžin in nasičenosti, ki so pritrjene na hrbtenico glicerola, ki ima serin, pritrjen na fosfatno skupino na polarni glavi.

Sinteza

V prokariotih

V prokariotih se fosfatidilserin proizvaja z encimi fosfatidilserin sintetaze, ki se povezujejo s plazemsko membrano ali z ribosomalnimi frakcijami, odvisno od tega, ali gre za gram-negativne ali gram-pozitivne bakterije.

Sinteza fosfatidilserina v teh mikroorganizmih je regulirana in je odvisna od vrste in količine lipidov, ki so na voljo na mestu, kjer najdemo encim sintetaza.

V kvasovkah

Kvasna fosfatidilserin sintetaza sintetizira fosfatidilserin iz reakcije med CDP-diacilglicerolom in serinom, pri čemer ustvari fosfatidilserin in CMP. Ta fosfolipid je v teh organizmih pomemben vmesni spoj pri sintezi fosfatidilholina in fosfatidiletanolamina.

To reakcijo uravnavajo znotrajcelične koncentracije inozitola, ki ima inhibitorne učinke na encim. Drugi mehanizmi vključujejo direktno fosforilacijo sintetaze ali nekega regulacijskega encima, ki sodeluje v biosintetski poti.

V višjih evkariotih (rastline in živali)

V organizmih, kot so rastline in živali (ki jih nekateri avtorji obravnavajo kot višje evkariote), se sinteza fosfatidilserina odvija preko kalcijeve odvisne reakcije izmenjave baz prek encimov, povezanih z endoplazmatskim retikulumom.

Pri tej vrsti reakcije se fosfolipidi sintetizirajo iz že obstoječih fosfolipidov, iz katerih se polarna skupina odstrani in zamenja z molekulo L-serina.

V rastlinah obstajata dve fosfatidilserin sintetazi: ena, ki katalizira reakcijo spremembe baz, odvisne od kalcija, in druga, ki katalizira v reakciji, podobni reakciji, ki se v kvasovkah pojavi iz CDP-diacilglicerola.

Sesalci imajo tudi dve fosfatidilserin sintetazi: ena katalizira sintezo fosfatidilserina s pomočjo reakcije izmenjave med fosfatidiletanolaminom in serinom, druga pa enako, vendar kot fosfatidilholin uporablja kot osnovni substrat.

Lastnosti

Fosfatidilserin najdemo v vseh vrstah evkariontskih celic; pri sesalcih se je izkazalo, da je kljub temu, da ni enako bogat v vseh tkivih in ni eden izmed fosfolipidov, ki jih najdemo v najvišjem deležu, ključnega pomena za preživetje celic.

Verige maščobnih kislin, povezane s molekulami fosfatidilserina v celicah živčnega sistema mnogih vretenčarjev, igrajo temeljno vlogo pri delovanju živčnega sistema.

Na celični površini

Poleg svojih strukturnih funkcij za vzpostavitev bioloških membran "prerazporeditev" fosfatidilserina pomeni začetek številnih fizioloških procesov na celični ravni pri sesalcih, zato bi lahko rekli, da je vključen v različne celične procese signalizacije.

Primeri teh procesov so koagulacija krvi, pri kateri se fosfatidilserin premešča proti zunanjemu sloju plazemske membrane trombocitov, kar prispeva k kopičenju različnih koagulacijskih faktorjev proti površini teh celic.

Podoben postopek se zgodi med zorenjem semenčic, vendar ga obravnavamo bolj kot "razsipanje" asimetrične porazdelitve tega fosfolipida (ki obogati notranjo površino plazemske membrane).

Za začetne dogodke programirane celične smrti (apoptoze) je značilna tudi izpostavljenost molekul fosfatidilserina na površini celice, ki "označuje" apoptotične celice za prebavo s fagocitnimi celicami ali makrofagi.

Znotraj celice

Medcelične funkcije fosfatidilserina so tesno povezane z njegovimi rahlo kationskimi lastnostmi, saj se lahko s svojim nabojem poveže z različnimi perifernimi proteini, ki imajo negativno nabita področja.

Med temi proteini lahko izpostavimo nekatere kinaze in GTPaze, ki se aktivirajo, ko se povežejo z zadevnim fosfolipidom.

Fosfatidilserin sodeluje pri "označevanju" nekaterih beljakovin, da jih usmeri k fagosomom pri recikliranju ali razgradnji in tudi pri spreminjanju katalitične aktivnosti drugih.

Pokazalo se je, da je tvorba določenih ionskih kanalov odvisna od povezanosti beljakovin, ki jih sestavljajo, s fosfatidilserinom.

Je vir predhodnikov za sintezo drugih fosfolipidov, kot je fosfatidiletanolamin, ki se lahko tvori iz dekarboksilacije fosfatidilserina (fosfatidilserin je predhodnik mitohondrijskega fosfatidiletanolamina).

Kje je?

Fosfatidilserin se tako kot večina fosfolipidov nahaja v skoraj vseh celičnih membranah in obogati celične membrane živčnih tkiv; in v očesu je še posebej obilna na mrežnici.

V celicah, kjer jih najdemo, se v večji ali manjši meri običajno nahaja v notranjem monoplastu plazemske membrane in v endosomih, v mitohondrijah pa je to redko.

Kot je bilo opisano leta 1941, je fosfatidilserin skupaj s fosfatidiletanolaminom del snovi, znane kot cefalin v možganih mnogih sesalcev.

Prednosti njegovega vnosa

Pomen fosfatidilserina v delovanju živčnega sistema je bil obsežno proučen in že več desetletij velja, da je njegov vnos lahko koristen za zdravje osrednjega živčnega sistema.

Več študij je ugotovilo, da lahko dodatek fosfatidilserina v prehrani kot prehranski dodatek pozitivno vpliva na izboljšanje spomina, učenja, koncentracije in poslabšanja, povezanih s starostjo ali staranjem.

Misli, da preprečuje izgubo spomina in druge kognitivne dejavnosti, kot so sklepanje, abstraktno razmišljanje, psihomotorna okvara, spremembe osebnosti in vedenja in druge pomembne duševne funkcije.

V nekaterih bolj specifičnih študijah na bolnikih s težavami s spominom je vnos fosfatidilserina neposredno prispeval k učenju imen in obrazov, priklicu imen in obrazov ter prepoznavanju obraza.

Naravni vir tega fosfolipida so ribe. Vendar pa se vrste, ki se redno vključujejo v prehranske dodatke, pridobivajo iz možganske skorje goveda ali iz soje.

Obe vrsti fosfolipidov izpolnjujeta enake funkcije, vendar se razlikujeta v lastnostih maščobnih kislin njihovih apolarnih repov.

Prav tako se domneva, da lahko fosfatidilserin, ki ni povezan z membrano, jemlje kot dodatek (eksogeni), lahko prispeva k celični obrambi pred oksidativnim stresom.

Kontraindikacije

Prve študije in klinična preskušanja, opravljena s tem fosfolipidom kot prehranskim dopolnilom, so pokazala, da lahko njegovo intramuskularno dajanje povzroči draženje in "opekline" in da njegovo intravensko dajanje nima znanih škodljivih učinkov.

S peroralnim dajanjem se zdi, da je varno zdravilo, vendar lahko v odmerkih, večjih od 600 mg, ki jih dajemo pred spanjem, povzroči nespečnost. Vendar poročila kažejo, da je varen in učinkovit, še posebej, če je kombiniran z zdravim življenjskim slogom, ki vključuje telesno vadbo in dobro prehrano.

Čeprav je veliko število raziskav pokazalo, da zaužitje tega fosfolipida ne prinaša škodljivih sprememb v biokemiji krvi, je ena od možnih kontraindikacij povezana s prenosom nalezljivih bolezni, kot je spongiformna encefalopatija zaradi uživanja možganskih izvlečkov s prioni.

Reference

1. Garrett, R., in Grisham, C. (2010). Biokemija (4. izd.). Boston, ZDA: Brooks / Cole. CENGAGE Učenje.
2. Jorissen, B., Brouns, F., van Boxtel, M., Ponds, R., Verhey, F., & Jolles, J. (2002). Vpliv fosfatidilserina na osnovi soje na kognicijo pri okvarjanju spomina, povezanih s starostjo. Prehrambena nevroznanost, 4, 121–134.
3. Kidd, PM (1996). Fosfatidilserin; Membransko hranilo za spomin. Klinična in mehanska ocena. Pregled alternativne medicine, 1 (2), 70–84.
4. Kingsley, M. (2006). Učinki dodatka fosfatidilserina na vadbo ljudi, 36 (8), 657–669.
5. Luckey, M. (2008). Membranska strukturna biologija: z biokemijskimi in biofizikalnimi temelji. Cambridge University Press.
6. Segawa, K., & Nagata, S. (2015). Apoptotični signal "Pojej me": izpostavljenost fosfatidilserinu. Trendi v celični biologiji, 1–12.
7. Vance, JE (2008). Fosfatidilserin in fosfatidiletanolamin v celicah sesalcev: dva presnovno povezana aminofosfolipida. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
8. Vance, JE, & Steenbergen, R. (2005). Presnova in funkcije fosfatidilserina. Napredek na področju Lipid Research, 44, 207–234.
9. Vance, JE, & Tasseva, G. (2013). Nastajanje in delovanje fosfatidilserina in fosfatidiletanolamina v celicah sesalcev. Biochimica et Biophysica Acta - Molekularna in celična biologija lipidov, 1831 (3), 543–554.