FOSFATIDYLSERÍN: ŠTRUKTÚRA, SYNTÉZA, FUNKCIE, UMIESTNENIE - BIOLÓGIE - 2026

Fosfatidylserín je lipid patriaci do rodiny skupiny alebo fosfoglyceridy fosfolipidy a glycerolipidy, odvodené od 1,2-diacyl glycerol-3-fosfát. Pretože má vo svojej štruktúre aminoskupinu, považuje sa za aminofosfolipid a je prítomný v membránach eukaryotických aj prokaryotických buniek.

Prvýkrát ho opísal Folch v roku 1941 ako sekundárnu zložku cefalínu z mozgu hovädzieho dobytka (komplex mozgových lipidov tiež vyrobený z fosfatidyletanolamínu) a v roku 1952 Baer a Maurukas objasnili dôležitú časť svojej chemickej štruktúry.

Všeobecná schéma fosfolipidov. (1) Hydrofilná hlava, (2) hydrofóbne zvyšky, (A) fosfatidylcholín, (B) fosfatidyletanolamín, (C) fosfatidylserín a (D) schéma fosfatidylglycerolu (zdroj: Foobar cez Wikimedia Commons)

V eukaryotoch predstavuje tento fosfolipid 3 až 15% membránových fosfolipidov a kolísanie jeho množstva závisí od organizmu, typu tkaniva, typu príslušnej bunky a dokonca od okamihu jej vývoja. ,

Rôzne štúdie potvrdili, že v mitochondriách eukaryotov chýba, ale jeho prítomnosť bola hlásená v bunkových membránach mnohých baktérií, hoci biosyntetické cesty pre ich syntézu v týchto organizmoch sú odlišné.

Distribúcia tohto fosfolipidu v bunkových membránach v podstate závisí od enzýmov, ktoré sú zodpovedné za jeho produkciu, a jeho pohyb (translokácia) medzi membránovými monovrstvami závisí od pôsobenia aminofosfolipidových flipáz (v kvasinkách) a skramblázy. a transkasy (u cicavcov).

Pre mnoho buniek nervového systému je nevyhnutným lipidom do tej miery, že sa teraz vyvinuli výživové doplnky, ktoré ho zahrnujú do svojich prípravkov, aby sa zlepšili určité mozgové kapacity a zabránilo degenerácii ostatných.

štruktúra

Fosfatidylserín je glycerofosfolipid a ako taký je odvodený od molekuly 1,2-diacylglycerol 3-fosfátu, to znamená z molekuly glycerolu, ktorá má na svojich uhlíkoch 1 a 2 a na uhlíku 3 dva esterifikované reťazce mastných kyselín. má fosfátovú skupinu.

Štruktúra fosfatidylserínu (Zdroj: Zirgouflex prostredníctvom Wikimedia Commons)

Rovnako ako všetky lipidy, aj fosfatidylserín je amfipatická molekula, s hydrofilným polárnym koncom predstavovaným fosfátovou skupinou a serínom, ktorý sa na ňu viaže, a hydrofóbnym nepolárnym koncom zloženým z reťazcov mastných kyselín spojených esterovými väzbami.

Názov "fosfatidylserín" sa týka všetkých možných kombinácií mastných kyselín rôznej dĺžky a stupňa nasýtenia, ktoré sú naviazané na glycerolový hlavný reťazec, ktorý má serín naviazaný na fosfátovú skupinu na polárnej hlave.

syntéza

V prokaryotoch

V prokaryotoch je fosfatidylserín produkovaný enzýmami fosfatidylserínsyntetázy, ktoré sa spájajú s plazmatickou membránou alebo s ribozomálnymi frakciami, v závislosti od toho, či ide o gramnegatívne alebo gramnegatívne baktérie.

Syntéza fosfatidylserínu v týchto mikroorganizmoch je regulovaná a závisí od typu a množstva lipidov dostupných v mieste, kde sa nachádza enzým syntetázy.

V kvasniciach

Kvasinková fosfatidylserínsyntetáza syntetizuje fosfatidylserín z reakcie medzi CDP-diacylglycerolom a serínom za vzniku fosfatidylserínu a CMP. Tento fosfolipid je v týchto organizmoch dôležitým medziproduktom pri syntéze fosfatidylcholínu a fosfatidyletanolamínu.

Táto reakcia je regulovaná intracelulárnymi koncentráciami inozitolu, ktorý má inhibičné účinky na enzým. Iné mechanizmy zahŕňajú priamu fosforyláciu syntetázy alebo nejakého regulačného enzýmu, ktorý sa podieľa na biosyntetickej ceste.

Vo vyšších eukaryotoch (rastliny a zvieratá)

V organizmoch, ako sú rastliny a zvieratá (niektorí autori ich považujú za vyššie eukaryoty), sa syntéza fosfatidylserínu uskutočňuje prostredníctvom výmeny vápniku závislej bázickej výmennej reakcie prostredníctvom enzýmov spojených s endoplazmatickým retikulom.

Pri tomto type reakcie sa fosfolipidy syntetizujú z už existujúcich fosfolipidov, z ktorých sa polárna skupina odstráni a zamení za molekulu L-serínu.

V rastlinách existujú dve fosfatidylserínsyntetázy: jedna, ktorá katalyzuje reakciu zmeny bázy závislú od vápnika a druhá, ktorá katalyzuje reakciu podobnú reakcii, ktorá sa vyskytuje v kvasinkách z CDP-diacylglycerolu.

Cicavce tiež obsahujú dve fosfatidylserínsyntetázy: jedna katalyzuje syntézu fosfatidylserínu výmennou reakciou medzi fosfatidyletanolamínom a serínom a druhá robí to isté, ale používa sa ako základný substrát fosfatidylcholín.

Vlastnosti

Fosfatidylserín sa nachádza vo všetkých typoch eukaryotických buniek; a u cicavcov sa ukázalo, že hoci nie je rovnako hojný vo všetkých tkanivách a nie je to jeden z fosfolipidov nájdených vo väčšom pomere, je nevyhnutný na prežitie buniek.

Reťazce mastných kyselín spojené s molekulami fosfatidylserínu v bunkách nervového systému mnohých stavovcov hrajú zásadnú úlohu vo fungovaní nervového systému.

Na povrchu bunky

Okrem štrukturálnych funkcií na založenie biologických membrán, „redistribúcia“ fosfatidylserínu znamená začiatok mnohých fyziologických procesov na bunkovej úrovni u cicavcov, takže možno povedať, že sa podieľa na rôznych bunkových signalizačných procesoch.

Príklady týchto procesov sú koagulácia krvi, kde je fosfatidylserín translokovaný smerom k vonkajšej monovrstve plazmatickej membrány krvných doštičiek, čo prispieva k akumulácii rôznych koagulačných faktorov na povrch týchto buniek.

Podobný proces sa vyskytuje počas dozrievania spermií, ale skôr sa javí ako „rozptyl“ asymetrickej distribúcie tohto fosfolipidu (ktorý obohacuje vnútorný povrch plazmovej membrány).

Počiatočné udalosti programovanej bunkovej smrti (apoptózy) sú tiež charakterizované expozíciou fosfatidylserínových molekúl na bunkový povrch, ktorý „označuje“ apoptotické bunky na trávenie fagocytárnymi bunkami alebo makrofágmi.

Vo vnútri bunky

Intracelulárne funkcie fosfatidylserínu úzko súvisia s jeho mierne katiónovými charakteristikami, pretože prostredníctvom svojho náboja sa môže asociovať s rôznymi periférnymi proteínmi, ktoré majú negatívne nabité oblasti.

Spomedzi týchto proteínov je možné zvýrazniť niektoré kinázy a GTPázy, ktoré sa aktivujú, keď sa asociujú s príslušným fosfolipidom.

Fosfatidylserín sa podieľa na "značkovaní" niektorých proteínov, aby ich nasmeroval k fagozómom pri recyklácii alebo degradácii a tiež pri modifikácii katalytickej aktivity iných.

Ukázalo sa, že tvorba určitých iónových kanálov závisí od asociácie proteínov, ktoré ich tvoria, s fosfatidylserínom.

Je zdrojom prekurzorov pre syntézu iných fosfolipidov, ako je napríklad fosfatidyletanolamín, ktorý sa môže vytvoriť dekarboxyláciou fosfatidylserínu (fosfatidylserín je prekurzorom mitochondriálneho fosfatidyletanolamínu).

Kde sa to nachádza?

Fosfatidylserín, podobne ako väčšina fosfolipidov, sa nachádza takmer vo všetkých bunkových membránach a obohacuje bunkové membrány nervových tkanív; a v oku je obzvlášť hojná na sietnici.

V bunkách, kde sa nachádza, vo väčšej alebo menšej miere, sa zvyčajne vyskytuje vo vnútornej monovrstve plazmatickej membrány a v endozómoch, zriedkavo sa však vyskytuje v mitochondriách.

Ako je opísané v roku 1941, spolu s fosfatidyletanolamínom je fosfatidylserín súčasťou látky známej ako cefalín v mozgu mnohých cicavcov.

Výhody jeho príjmu

Dôležitosť fosfatidylserínu pre fungovanie nervového systému sa intenzívne študovala a už niekoľko desaťročí sa usudzuje, že jeho príjem môže byť prospešný pre zdravie centrálneho nervového systému.

Niekoľko štúdií dospelo k záveru, že pridanie fosfatidylserínu do potravy ako doplnku výživy môže mať pozitívny vplyv na zlepšenie pamäti, učenia, koncentrácie a poklesu nálady súvisiace s vekom alebo starnutím.

Predpokladá sa, že bráni strate pamäti a iným kognitívnym činnostiam, ako je napríklad uvažovanie, abstraktné myslenie, psychomotorické poškodenie, zmeny v osobnosti a správaní a ďalšie dôležité mentálne funkcie.

V niektorých špecifickejších štúdiách o pacientoch s problémami s pamäťou príjem fosfatidylserínu priamo prispel k naučeniu mien a tvárí, k stiahnutiu mien a tvárí ak rozpoznaniu tváre.

Prírodným zdrojom tohto fosfolipidu sú ryby. Druhy, ktoré sa pravidelne pridávajú do doplnkov výživy, sa však získavajú z mozgovej kôry hovädzieho dobytka alebo zo sóje.

Oba typy fosfolipidov plnia rovnaké funkcie, ale líšia sa charakteristikami mastných kyselín ich nepolárnych zvyškov.

Bolo tiež navrhnuté, že bez membrány asociovaný fosfatidylserín braný ako doplnok (exogénny) môže prispievať k bunkovej obrane proti oxidačnému stresu.

kontraindikácie

Prvé štúdie a klinické skúšky vykonané s týmto fosfolipidom ako doplnkom výživy odhalili, že jeho intramuskulárne podanie môže spôsobiť podráždenie a popáleniny a že jeho intravenózne podávanie nemá žiadne známe nepriaznivé účinky.

Po perorálnom podaní sa zdá, že ide o bezpečný liek, ale v dávkach vyšších ako 600 mg podaných tesne pred spaním môže spôsobiť nespavosť. Zo správ však vyplýva, že je bezpečná a účinná, najmä ak je kombinovaná so zdravým životným štýlom, ktorý zahŕňa fyzické cvičenie a dobrú výživu.

Aj keď veľké množstvo štúdií ukázalo, že požitie tohto fosfolipidu nespôsobuje škodlivé zmeny v biochémii krvi, jedna z možných kontraindikácií súvisí s prenosom infekčných chorôb, ako je spongiformná encefalopatia v dôsledku konzumácie priónových kontaminovaných mozgových extraktov.

Referencie

1. Garrett, R. a Grisham, C. (2010). Biochemistry (4. vydanie). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Learning.
2. Jorissen, B., Brouns, F., van Boxtel, M., Ponds, R., Verhey, F., & Jolles, J. (2002). Vplyv sójového derivátu fosfatidylserínu na kogníciu pri zhoršení pamäti spojenom s vekom. Nutritional Neuroscience, 4, 121 - 134.
3. Kidd, PM (1996). fosfatidylserín; Membránové živiny pre pamäť. Klinické a mechanické hodnotenie. Recenzia alternatívnej medicíny, 1 (2), 70–84.
4. Kingsley, M. (2006). Účinky suplementácie fosfatidylserínom na cvičiacich ľudí, 36 (8), 657–669.
5. Luckey, M. (2008). Štrukturálna biológia membrán: s biochemickými a biofyzikálnymi základmi. Cambridge University Press.
6. Segawa, K., a Nagata, S. (2015). Apoptický signál „Jedzte mi“: Expozícia fosfatidylserínu. Trends in Cell Biology, 1-12.
7. Vance, JE (2008). Fosfatidylserín a fosfatidyletanolamín v bunkách cicavcov: dva metabolicky príbuzné aminofosfolipidy. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
8. Vance, JE, & Steenbergen, R. (2005). Metabolizmus a funkcie fosfatidylserínu. Progress in Lipid Research, 44, 207 - 234.
9. Vance, JE, & Tasseva, G. (2013). Tvorba a funkcia fosfatidylserínu a fosfatidyletanolamínu v bunkách cicavcov. Biochimica et Biophysica Acta - Molecular and Cell Biology of Lipids, 1831 (3), 543–554.