ФОСФАТИДИЛСЕРИН: СТРОЕНИЕ, СИНТЕЗ, ФУНКЦИИ, РАСПОЛОЖЕНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

Фосфатидилсерин представляет собой липид , принадлежащий к семейству фосфолипидов и глицеролипиды группы или фосфоглицеридов, полученной из 1,2-диацилглицерин 3-фосфата. Поскольку он имеет аминогруппу в своей структуре, он считается аминофосфолипидом и присутствует в мембранах как эукариотических, так и прокариотических клеток.

Он был впервые описан Фолчем в 1941 году как вторичный компонент цефалина из бычьего мозга (церебральный липидный комплекс, также состоящий из фосфатидилэтаноламина), а в 1952 году Баер и Маурукас выяснили важную часть его химической структуры.

Общая схема фосфолипидов. (1) Гидрофильная головка, (2) Гидрофобные хвосты, (A) Фосфатидилхолин, (B) Фосфатидилэтаноламин, (C) Фосфатидилсерин и (D) Схема фосфатидилглицерина (Источник: Foobar через Wikimedia Commons)

У эукариот этот фосфолипид составляет от 3 до 15% мембранных фосфолипидов, и вариация его содержания зависит от организма, типа ткани, типа рассматриваемой клетки и даже от момента ее развития. ,

Различные исследования подтвердили, что он отсутствует в митохондриях эукариот, но о его присутствии сообщалось в клеточных мембранах многих бактерий, хотя биосинтетические пути его синтеза у этих организмов различны.

Распределение этого фосфолипида в клеточных мембранах зависит, по сути, от ферментов, ответственных за его производство, а его перемещение (транслокация) между монослоями мембран зависит от действия аминофосфолипид-флипаз (в дрожжах) и скрамблаз. и транслоказы (у млекопитающих).

Это важный липид для многих клеток нервной системы до такой степени, что в настоящее время разработаны пищевые добавки, которые включают его в свои составы, чтобы улучшить одни способности мозга и предотвратить дегенерацию других.

Структура

Фосфатидилсерин представляет собой глицерофосфолипид и, как таковой, происходит из молекулы 1,2-диацилглицерин-3-фосфата, то есть из молекулы глицерина, которая имеет две цепи этерифицированных жирных кислот на атомах углерода 1 и 2 и на атоме углерода 3. имеет фосфатную группу.

Структура фосфатидилсерина (Источник: Zirgouflex через Wikimedia Commons)

Как и все липиды, фосфатидилсерин представляет собой амфипатическую молекулу с гидрофильным полярным концом, представленным фосфатной группой и серином, который с ней связывается, и гидрофобным аполярным концом, состоящим из цепей жирных кислот, связанных сложноэфирными связями.

Название «фосфатидилсерин» относится ко всем возможным комбинациям жирных кислот различной длины и степени насыщения, которые присоединены к глицериновой основной цепи, которая имеет серин, присоединенный к фосфатной группе на полярной головке.

Синтез

У прокариот

У прокариот фосфатидилсерин продуцируется ферментами фосфатидилсеринсинтетазами, которые связываются с плазматической мембраной или с рибосомными фракциями, в зависимости от того, грамотрицательные они или грамположительные бактерии соответственно.

Синтез фосфатидилсерина в этих микроорганизмах регулируется и зависит от типа и количества липидов, доступных в том месте, где находится фермент синтетаза.

В дрожжах

Фосфатидилсерин синтетаза дрожжей синтезирует фосфатидилсерин в результате реакции между ЦДФ-диацилглицерином и серином, образуя фосфатидилсерин и ЦМФ. Этот фосфолипид в этих организмах является важным промежуточным продуктом в синтезе фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина.

Эта реакция регулируется внутриклеточными концентрациями инозита, который оказывает ингибирующее действие на фермент. Другие механизмы включают прямое фосфорилирование синтетазы или некоторого регуляторного фермента, который участвует в пути биосинтеза.

У высших эукариот (растений и животных)

У таких организмов, как растения и животные (которые некоторые авторы считают высшими эукариотами) синтез фосфатидилсерина происходит через кальций-зависимую реакцию обмена оснований через ферменты, связанные с эндоплазматическим ретикулумом.

В этом типе реакции фосфолипиды синтезируются из уже существующих фосфолипидов, из которых полярная группа удаляется и заменяется молекулой L-серина.

В растениях присутствуют две фосфатидилсеринсинтетазы: одна катализирует кальций-зависимую реакцию изменения основания, а другая катализирует реакцию, аналогичную той, которая происходит в дрожжах с CDP-диацилглицерином.

У млекопитающих также есть две фосфатидилсеринсинтетазы: одна катализирует синтез фосфатидилсерина посредством реакции обмена между фосфатидилэтаноламином и серином, а другая делает то же самое, но использует фосфатидилхолин в качестве основного субстрата.

Характеристики

Фосфатидилсерин содержится во всех типах эукариотических клеток; и у млекопитающих было показано, что, хотя он не одинаково распространен во всех тканях и не является одним из фосфолипидов, обнаруживаемых в большей пропорции, он необходим для выживания клеток.

Цепи жирных кислот, связанные с молекулами фосфатидилсерина в клетках нервной системы многих позвоночных, играют фундаментальную роль в функционировании нервной системы.

На поверхности клетки

В дополнение к его структурным функциям по созданию биологических мембран, «перераспределение» фосфатидилсерина знаменует начало многочисленных физиологических процессов на клеточном уровне у млекопитающих, поэтому можно сказать, что он участвует в различных клеточных сигнальных процессах.

Примерами этих процессов являются свертывание крови, когда фосфатидилсерин перемещается к внешнему монослою плазматической мембраны тромбоцитов, что способствует накоплению различных факторов свертывания крови к поверхности этих клеток.

Подобный процесс происходит во время созревания сперматозоидов, но он больше рассматривается как «рассеяние» асимметричного распределения этого фосфолипида (который обогащает внутреннюю поверхность плазматической мембраны).

Начальные события запрограммированной гибели клеток (апоптоз) также характеризуются воздействием молекул фосфатидилсерина на поверхность клетки, что «маркирует» апоптотические клетки для переваривания фагоцитарными клетками или макрофагами.

Внутри клетки

Внутриклеточные функции фосфатидилсерина тесно связаны с его слегка катионными характеристиками, поскольку благодаря своему заряду он может связываться с различными периферическими белками, имеющими отрицательно заряженные области.

Среди этих белков можно выделить некоторые киназы и GTPases, которые активируются, как только они связываются с рассматриваемым фосфолипидом.

Фосфатидилсерин участвует в «маркировке» некоторых белков, чтобы направлять их к фагосомам в путях рециклинга или деградации, а также в модификации каталитической активности других.

Было показано, что образование определенных ионных каналов зависит от ассоциации составляющих их белков с фосфатидилсерином.

Он является источником прекурсоров для синтеза других фосфолипидов, таких как фосфатидилэтаноламин, который может быть образован в результате декарбоксилирования фосфатидилсерина (фосфатидилсерин является предшественником митохондриального фосфатидилэтаноламина).

Где она находится?

Фосфатидилсерин, как и большинство фосфолипидов, содержится почти во всех клеточных мембранах и обогащает клеточные мембраны нервных тканей; и, в глазу, его особенно много на сетчатке.

В клетках, где он обнаружен, в большей или меньшей степени он обычно находится во внутреннем монослое плазматической мембраны и в эндосомах, но редко в митохондриях.

Как было описано в 1941 году, наряду с фосфатидилэтаноламином, фосфатидилсерин входит в состав вещества, известного как цефалин, в мозгу многих млекопитающих.

Преимущества его приема

Важность фосфатидилсерина в функционировании нервной системы была тщательно изучена, и в течение нескольких десятилетий считалось, что его прием может быть полезным для здоровья центральной нервной системы.

Несколько исследований пришли к выводу, что добавление фосфатидилсерина в рацион в качестве пищевой добавки может иметь положительное влияние на улучшение памяти, обучения, концентрации и снижение настроения, связанное с возрастом или старением.

Считается, что он предотвращает потерю памяти и других когнитивных действий, таких как рассуждение, абстрактное мышление, психомоторные нарушения, изменения личности и поведения и других важных психических функций.

В некоторых более конкретных исследованиях пациентов с проблемами памяти прием фосфатидилсерина непосредственно способствовал запоминанию имен и лиц, запоминанию имен и лиц и распознаванию лиц.

Естественным источником этого фосфолипида является рыба. Однако виды, регулярно включаемые в пищевые добавки, получают из коры головного мозга крупного рогатого скота или сои.

Оба типа фосфолипидов выполняют одни и те же функции, но различаются характеристиками жирных кислот их неполярных хвостов.

Также было высказано предположение, что не связанный с мембраной фосфатидилсерин, принимаемый в качестве добавки (экзогенный), может способствовать клеточной защите от окислительного стресса.

Противопоказания

Первые исследования и клинические испытания, проведенные с этим фосфолипидом в качестве пищевой добавки, показали, что его внутримышечное введение может вызвать раздражение и «ожоги», а его внутривенное введение не имеет известных побочных эффектов.

При пероральном приеме это безопасный препарат, но в дозах выше 600 мг перед сном он может вызвать бессонницу. Однако отчеты показывают, что это безопасно и эффективно, особенно если оно сочетается со здоровым образом жизни, который включает физические упражнения и правильное питание.

Хотя большое количество исследований показало, что прием этого фосфолипида не вызывает вредных изменений в биохимии крови, одно из возможных противопоказаний связано с переносом инфекционных заболеваний, таких как губчатая энцефалопатия, из-за потребления экстрактов мозга, загрязненных прионами.

Ссылки

1. Гарретт Р. и Гришем К. (2010). Биохимия (4-е изд.). Бостон, США: Брукс / Коул. CENGAGE Обучение.
2. Йориссен, Б., Браунс, Ф., ван Бокстель, М., Пондс, Р., Верхей, Ф. и Джоллес, Дж. (2002). Влияние производного соевого фосфатидилсерина на познание при возрастном ухудшении памяти. Нейробиология питания, 4, 121–134.
3. Кидд, PM (1996). Phosphatidylserine; Мембранные питательные вещества для памяти. Клиническая и механическая оценка. Обзор альтернативной медицины, 1 (2), 70–84.
4. Кингсли, М. (2006). Влияние добавок фосфатидилсерина на тренирующихся людей, 36 (8), 657–669.
5. Лаки, М. (2008). Структурная биология мембран: с биохимическими и биофизическими основами. Издательство Кембриджского университета.
6. Сегава, К., и Нагата, С. (2015). Сигнал апоптоза «съешь меня»: воздействие фосфатидилсерина. Тенденции в клеточной биологии, 1–12.
7. Вэнс, Дж. Э. (2008). Фосфатидилсерин и фосфатидилэтаноламин в клетках млекопитающих: два метаболически связанных аминофосфолипида. Журнал исследований липидов, 49 (7), 1377-1387.
8. Вэнс, Дж. Э. и Стинберген, Р. (2005). Метаболизм и функции фосфатидилсерина. Прогресс в исследованиях липидов, 44, 207-234.
9. Вэнс, Дж. Э., и Тасева, Г. (2013). Образование и функция фосфатидилсерина и фосфатидилэтаноламина в клетках млекопитающих. Biochimica et Biophysica Acta - Молекулярная и клеточная биология липидов, 1831 (3), 543–554.