FOSFATIDYLSERIN: STRUKTUR, SYNTES, FUNKTIONER, PLATS - BIOLOGI - 2025

Den fosfatidylserin är en lipid som tillhör familjen av fosfolipider och glycerolipider grupp eller fosfoglycerider, härledd från 1,2-diacylglycerol 3-fosfat. Eftersom den har en aminogrupp i sin struktur anses den vara en aminofosfolipid och finns i membran från både eukaryota och prokaryota celler.

Det beskrevs för första gången av Folch, 1941, som en sekundär komponent av cefalin i bovinhjärnan (ett cerebralt lipidkomplex som också består av fosfatidyletanolamin) och 1952 klargjorde Baer och Maurukas en viktig del av dess kemiska struktur.

Allmänt schema för fosfolipider. (1) Hydrofilt huvud, (2) Hydrofob svansar, (A) fosfatidylkolin, (B) fosfatidyletanolamin, (C) fosfatidylserin och (D) Schema för en fosfatidylglycerol (Källa: Foobar via Wikimedia Commons)

I eukaryoter representerar denna fosfolipid mellan 3 och 15% av membranfosfolipiderna och variationen i dess överflöd beror på organismen, vävnadstypen, typen av cell i fråga och till och med ögonblicket för dess utveckling. .

Olika studier har verifierat att det saknas i mitokondrierna hos eukaryoter, men dess närvaro har rapporterats i cellmembranen för många bakterier, även om de biosyntetiska vägarna för dess syntes i dessa organismer är olika.

Distributionen av denna fosfolipid i cellmembran beror väsentligen på enzymerna som är ansvariga för dess produktion och dess rörelse (translokation) mellan membranmonolag beror på verkan av aminofosfolipid-flipaser (i jäst) och scrambler och translokaser (hos däggdjur).

Det är en viktig lipid för många celler i nervsystemet, i en sådan utsträckning att näringstillskott nu har utvecklats som inkluderar det i deras formuleringar för att förbättra vissa hjärnkapaciteter och förhindra degeneration av andra.

Strukturera

Fosfatidylserin är en glycerofosfolipid och är som sådan härledd från en 1,2-diacylglycerol 3-fosfatmolekyl, det vill säga från en glycerolmolekyl som har två förestrade fettsyrakedjor på sina kol 1 och 2 och på kol 3 har en fosfatgrupp.

Struktur av fosfatidylserin (Källa: Zirgouflex via Wikimedia Commons)

Liksom alla lipider är fosfatidylserin en amfipatisk molekyl, med en hydrofil polär ände representerad av fosfatgruppen och serinet som binder till den, och en hydrofob apolär ände, sammansatt av fettsyrakedjor länkade av esterbindningar.

Namnet "fosfatidylserin" hänvisar till alla möjliga kombinationer av fettsyror, med olika längder och grader av mättnad, som är bundna till en glycerolskelett som har en serin bunden till fosfatgruppen på det polära huvudet.

Syntes

I prokaryoter

I prokaryoter produceras fosfatidylserin av fosfatidylserinsyntetasenzym som associeras med plasmamembranet eller med ribosomala fraktioner, beroende på om det är Gram-negativa respektive Gram-positiva bakterier.

Syntesen av fosfatidylserin i dessa mikroorganismer regleras och beror på typen och mängden lipider tillgängliga på platsen där syntetasenzymet finns.

I jäst

Jästfosfatidylserinsyntetas syntetiserar fosfatidylserin från reaktionen mellan CDP-diacylglycerol och serin, vilket genererar fosfatidylserin och CMP. Denna fosfolipid, i dessa organismer, är en viktig mellanprodukt i syntesen av fosfatidylkolin och fosfatidyletanolamin.

Denna reaktion regleras av intracellulära koncentrationer av inositol, som har hämmande effekter på enzymet. Andra mekanismer involverar direkt fosforylering av syntetas eller något reglerande enzym som är involverat i den biosyntetiska vägen.

I högre eukaryoter (växter och djur)

I organismer som växter och djur (av vissa författare betraktas som högre eukaryoter) sker syntesen av fosfatidylserin genom en kalciumberoende basutbytesreaktion genom enzymer associerade med den endoplasmiska retikulum.

Vid denna typ av reaktion syntetiseras fosfolipider från tidigare existerande fosfolipider, från vilka den polära gruppen avlägsnas och byts ut med en molekyl av L-serin.

I växter finns det två fosfatidylserinsyntetaser: en som katalyserar den kalciumberoende basförändringsreaktionen och den andra som katalyserar i en reaktion liknande den som uppstår i jäst från CDP-diacylglycerol.

Däggdjur har också två fosfatidylserinsyntetaser: en katalyserar syntesen av fosfatidylserin genom en utbytningsreaktion mellan en fosfatidyletanolamin och en serin, och den andra gör samma sak men använder en fosfatidylkolin som basunderlag.

Funktioner

Fosfatidylserin finns i alla typer av eukaryota celler; och hos däggdjur har det visats att även om det inte är lika rikligt i alla vävnader och det inte är en av de fosfolipider som finns i den högsta andelen, är det väsentligt för överlevnaden av celler.

Fettsyrakedjorna förknippade med fosfatidylserinmolekyler i cellerna i nervsystemet hos många ryggradsdjur spelar en grundläggande roll i nervsystemets funktion.

På cellytan

Förutom dess strukturella funktioner för etablering av biologiska membran markerar "omfördelningen" av fosfatidylserin början på många fysiologiska processer på cellnivå hos däggdjur, så det kan sägas att det är involverat i olika cellulära signalprocesser.

Exempel på dessa processer är blodkoagulering, där fosfatidylserin translokeras mot det yttre monoskiktet i plasmamembranet på blodplättar, vilket bidrar till ansamlingen av olika koagulationsfaktorer mot ytan av dessa celler.

En liknande process sker under mognad av spermier, men ses mer som en "spridning" av den asymmetriska fördelningen av denna fosfolipid (som berikar den inre ytan av plasmamembranet).

De initiala händelserna med programmerad celldöd (apoptos) kännetecknas också av exponering av fosfatidylserinmolekyler till cellytan, som "markerar" apoptotiska celler för matsmältning med fagocytiska celler eller makrofager.

Inuti cellen

De intracellulära funktionerna hos fosfatidylserin är nära besläktade med dess svagt katjoniska egenskaper, eftersom den genom sin laddning kan associeras med olika perifera proteiner som har negativt laddade regioner.

Bland dessa proteiner kan vissa kinaser och GTPaser belysas, vilka aktiveras när de associeras med den aktuella fosfolipiden.

Fosfatidylserin deltar i "märkning" av vissa proteiner för att rikta dem mot fagosomer i återvinnings- eller nedbrytningsvägar och även i modifiering av andras katalytiska aktivitet.

Det har visats att bildningen av vissa jonkanaler beror på föreningen av proteinerna som utgör dem med fosfatidylserin.

Det är en källa till föregångare för syntes av andra fosfolipider, såsom fosfatidyletanolamin, som kan bildas genom dekarboxylering av fosfatidylserin (fosfatidylserin är föregångaren till mitokondriell fosfatidyletanolamin).

Var ligger den?

Fosfatidylserin, som de flesta fosfolipider, finns i nästan alla cellmembran och berikar cellmembranen i nervvävnader; och i ögat är det särskilt rikligt på näthinnan.

I celler där det finns, i större eller mindre utsträckning, finns det vanligtvis i det inre monolageret i plasmamembranet och i endosomer, men det är sällsynt i mitokondrier.

Som beskrivits 1941 är fosfatidylserin, tillsammans med fosfatidyletanolamin, en del av ett ämne känt som cefalin i hjärnan hos många däggdjur.

Fördelarna med dess intag

Fosfatidylserins betydelse för nervsystemets funktion har studerats omfattande och under flera decennier har det ansetts att dess intag kan vara till nytta för det centrala nervsystemets hälsa.

Flera studier har kommit fram till att tillsatsen av fosfatidylserin i kosten som ett näringstillskott kan ha positiva effekter på förbättring av minne, inlärning, koncentration och humörfall i samband med ålder eller åldrande.

Det tros förhindra förlust av minne och andra kognitiva aktiviteter såsom resonemang, abstrakt tänkande, psykomotorisk nedsättning, förändringar i personlighet och beteende och andra viktiga mentala funktioner.

I några mer specifika studier på patienter med minnesproblem bidrog intaget av fosfatidylserin direkt till inlärningen av namn och ansikten, återkallande av namn och ansikten och ansiktsigenkänning.

En naturlig källa till denna fosfolipid är fisk. De arter som regelbundet ingår i näringstillskott erhålls emellertid från hjärnbarken av nötkreatur eller från sojabönor.

Båda typerna av fosfolipider uppfyller samma funktioner, men skiljer sig i egenskaperna hos fettsyrorna i deras apolära svansar.

Det har också föreslagits att icke-membranassocierat fosfatidylserin som ett tillägg (exogent) kan bidra till cellförsvar mot oxidativ stress.

Kontra

De första studierna och kliniska prövningarna med denna fosfolipid som ett kosttillskott avslöjade att dess intramuskulära administrering kan orsaka irritation och "brännskador", och att dess intravenösa administrering inte har några kända biverkningar.

Med oral administrering verkar det vara ett säkert läkemedel, men i doser som är högre än 600 mg administrerat före sänggåendet kan det orsaka sömnlöshet. Rapporter tyder dock på att det är säkert och effektivt, särskilt om det kombineras med en hälsosam livsstil, som inkluderar fysisk träning och god kost.

Även om ett stort antal studier har visat att intag av denna fosfolipid inte ger skadliga förändringar i biokemi i blod, är en av de möjliga kontraindikationerna relaterade till överföring av infektionssjukdomar såsom spongiform encefalopati på grund av konsumtion av prion-kontaminerade hjärnekstrakter.

referenser

1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biokemi (4: e upplagan). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Learning.
2. Jorissen, B., Brouns, F., van Boxtel, M., Ponds, R., Verhey, F., & Jolles, J. (2002). Påverkan av soja härledd fosfatidylserin på kognition vid åldersassocierat minnesnedsättning. Nutritional Neuroscience, 4, 121–134.
3. Kidd, PM (1996). fosfatidylserin; Membran näringsämne för minne. En klinisk och mekanisk bedömning. Alternativ medicinsk granskning, 1 (2), 70–84.
4. Kingsley, M. (2006). Effekter av fosfatidylserintillskott på träning av människor, 36 (8), 657–669.
5. Luckey, M. (2008). Membranstrukturbiologi: med biokemiska och biofysiska grunder. Cambridge University Press.
6. Segawa, K., & Nagata, S. (2015). En apoptotisk "Eat Me" -signal: fosfatidylserin exponering. Trender i cellbiologi, 1–12.
7. Vance, JE (2008). Fosfatidylserin och fosfatidyletanolamin i däggdjursceller: två metaboliskt relaterade aminofosfolipider. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
8. Vance, JE, & Steenbergen, R. (2005). Metabolism och funktioner för fosfatidylserin. Framsteg inom Lipid Research, 44, 207-234.
9. Vance, JE, & Tasseva, G. (2013). Bildning och funktion av fosfatidylserin och fosfatidyletanolamin i däggdjursceller. Biochimica et Biophysica Acta - Molecular and Cell Biology of Lipids, 1831 (3), 543–554.