FOSFATIDYLSERIN: STRUKTURA, SYNTÉZA, FUNKCE, UMÍSTĚNÍ - BIOLOGIE - 2025

Fosfatidylserin je lipid patřící do rodiny skupiny nebo fosfoglyceridy fosfolipidy a glycerolipidy, odvozené od 1,2-diacyl glycerol-3-fosfát. Protože má ve své struktuře aminoskupinu, je považován za aminofosfolipid a je přítomen v membránách eukaryotických i prokaryotických buněk.

Poprvé byl popsán Folchem ​​v roce 1941 jako sekundární složka cefalinu z hovězího mozku (cerebrální lipidový komplex také tvořený fosfatidylethanolaminem) a v roce 1952 Baer a Maurukas objasnili důležitou část své chemické struktury.

Obecné schéma fosfolipidů. (1) Hydrofilní hlava, (2) Hydrofobní ocas, (A) Fosfatidylcholin, (B) Fosfatidylethanolamin, (C) Fosfatidylserin a (D) Schéma fosfatidylglycerolu (Zdroj: Foobar přes Wikimedia Commons)

V eukaryotech představuje tento fosfolipid mezi 3 a 15% membránových fosfolipidů a kolísání jeho hojnosti závisí na organismu, typu tkáně, typu dané buňky a dokonce i na okamžiku jejího vývoje..

Různé studie ověřily, že v mitochondriích eukaryot chybí, ale její přítomnost byla popsána v buněčných membránách mnoha bakterií, ačkoli biosyntetické cesty pro jejich syntézu v těchto organismech jsou odlišné.

Distribuce tohoto fosfolipidu v buněčných membránách v podstatě závisí na enzymech, které jsou zodpovědné za jeho produkci, a jeho pohyb (translokace) mezi membránovými monovrstvami závisí na působení aminofosfolipidových flipáz (v kvasnicích) a scrambleasy. a translocases (u savců).

Je to esenciální lipid pro mnoho buněk nervového systému, a to do té míry, že se nyní vyvinuly výživové doplňky, které jej obsahují ve svých formulacích, aby se zlepšily určité mozkové kapacity a zabránilo degeneraci ostatních.

Struktura

Fosfatidylserin je glycerofosfolipid a jako takový je odvozen od 1,2-diacylglycerol 3-fosfátové molekuly, tj. Z glycerolové molekuly, která má dva uhlíkové řetězce na svých uhlících 1 a 2 a na uhlíku 3 má fosfátovou skupinu.

Struktura fosfatidylserinu (Zdroj: Zirgouflex prostřednictvím Wikimedia Commons)

Jako všechny lipidy je fosfatidylserin amfipatická molekula, jejíž hydrofilní polární konec představuje fosfátová skupina a serin, který se na ni váže, a hydrofobní nepolární konec složený z řetězců mastných kyselin spojených esterovými vazbami.

Název "fosfatidylserin" označuje všechny možné kombinace mastných kyselin různé délky a stupně nasycení, které jsou připojeny k glycerolovému páteři, která má serin navázaný na fosfátovou skupinu na polární hlavě.

Syntéza

V prokaryotech

V prokaryotech je fosfatidylserin produkován enzymy fosfatidylserin syntetázy, které se sdružují s plazmatickou membránou nebo s ribozomálními frakcemi, v závislosti na tom, zda se jedná o gramnegativní nebo grampozitivní bakterie.

Syntéza fosfatidylserinu v těchto mikroorganismech je regulována a závisí na typu a množství lipidů dostupných v místě, kde se nachází enzym syntetázy.

V kvasnicích

Kvasinková fosfatidylserin syntetáza syntetizuje fosfatidylserin z reakce mezi CDP-diacylglycerolem a serinem za vzniku fosfatidylserinu a CMP. Tento fosfolipid je v těchto organismech důležitým meziproduktem při syntéze fosfatidylcholinu a fosfatidylethanolaminu.

Tato reakce je regulována intracelulárními koncentracemi inositolu, který má inhibiční účinky na enzym. Jiné mechanismy zahrnují přímou fosforylaci syntetázy nebo některého regulačního enzymu, který je zapojen do biosyntetické dráhy.

U vyšších eukaryot (rostlin a zvířat)

U organismů, jako jsou rostliny a zvířata (někteří autoři považují za vyšší eukaryoty), dochází k syntéze fosfatidylserinu prostřednictvím reakce výměny bází závislé na vápníku prostřednictvím enzymů spojených s endoplazmatickým retikulem.

Při tomto typu reakce jsou fosfolipidy syntetizovány z dříve existujících fosfolipidů, ze kterých je polární skupina odstraněna a vyměněna za molekulu L-serinu.

V rostlinách existují dvě fosfatidylserinové syntetázy: jedna, která katalyzuje reakci změny báze závislou na vápníku a druhá, která katalyzuje reakci podobnou té, která se vyskytuje v kvasinkách z CDP-diacylglycerolu.

Savci mají také dvě fosfatidylserinové syntetázy: jedna katalyzuje syntézu fosfatidylserinu prostřednictvím výměnné reakce mezi fosfatidylethanolaminem a serinem a druhá dělá totéž, ale za použití fosfatidylcholinu jako základního substrátu.

Funkce

Fosfatidylserin se nachází ve všech typech eukaryotických buněk; a u savců bylo ukázáno, že ačkoli to není stejně hojné ve všech tkáních a není to jeden z fosfolipidů nalezených v nejvyšším poměru, je nezbytný pro přežití buněk.

Řetězy mastných kyselin asociované s fosfatidylserinovými molekulami v buňkách nervového systému mnoha obratlovců hrají zásadní roli ve fungování nervového systému.

Na povrchu buňky

Kromě strukturálních funkcí pro vytvoření biologických membrán označuje „redistribuce“ fosfatidylserinu začátek četných fyziologických procesů na buněčné úrovni u savců, takže lze říci, že se podílí na různých buněčných signalizačních procesech.

Příklady těchto procesů jsou koagulace krve, kde je fosfatidylserin translokován směrem k vnější monovrstvě plazmatické membrány destiček, což přispívá k akumulaci různých koagulačních faktorů směrem k povrchu těchto buněk.

Podobný proces nastává během zrání spermatických buněk, ale je vnímán spíše jako „rozptyl“ asymetrické distribuce tohoto fosfolipidu (který obohacuje vnitřní povrch plazmatické membrány).

Počáteční události programované buněčné smrti (apoptózy) jsou také charakterizovány expozicí molekul fosfatidylserinu na buněčný povrch, který „značí“ apoptotické buňky pro štěpení fagocytárními buňkami nebo makrofágy.

Uvnitř cely

Intracelulární funkce fosfatidylserinu úzce souvisejí s jeho mírně kationtovými charakteristikami, protože díky svému náboji se může asociovat s různými periferními proteiny, které mají negativně nabité oblasti.

Mezi těmito proteiny mohou být zvýrazněny některé kinázy a GTPázy, které jsou aktivovány, jakmile se spojí s daným fosfolipidem.

Fosfatidylserin se podílí na "značení" některých proteinů, aby je nasměroval k fagosomům v recyklačních nebo degradačních drahách a také na modifikaci katalytické aktivity jiných.

Ukázalo se, že tvorba určitých iontových kanálů závisí na asociaci proteinů, které je tvoří, s fosfatidylserinem.

Je to zdroj prekurzorů pro syntézu dalších fosfolipidů, jako je fosfatidylethanolamin, který může být vytvořen dekarboxylací fosfatidylserinu (fosfatidylserin je prekurzorem mitochondriálního fosfatidylethanolaminu).

Kde se to nachází?

Fosfatidylserin, stejně jako většina fosfolipidů, se nachází téměř ve všech buněčných membránách a obohacuje buněčné membrány nervových tkání; a v oku je zvláště hojná na sítnici.

V buňkách, kde se vyskytuje, ve větší či menší míře, se obvykle vyskytuje ve vnitřní monovrstvě plazmatické membrány a v endozomech, je však vzácný u mitochondrií.

Jak je popsáno v roce 1941, spolu s fosfatidylethanolaminem je fosfatidylserin součástí látky známé jako cefalin v mozku mnoha savců.

Výhody jeho příjmu

Důležitost fosfatidylserinu pro fungování nervového systému byla rozsáhle studována a po několik desetiletí se předpokládá, že jeho příjem může být prospěšný pro zdraví centrálního nervového systému.

Několik studií dospělo k závěru, že přidání fosfatidylserinu do stravy jako doplňku výživy může mít pozitivní vliv na zlepšení paměti, učení, koncentrace a snížení nálady související s věkem nebo stárnutím.

Předpokládá se, že brání ztrátě paměti a jiným kognitivním činnostem, jako je uvažování, abstraktní myšlení, psychomotorická porucha, změny v osobnosti a chování a další důležité duševní funkce.

V některých konkrétnějších studiích o pacientech s problémy s pamětí přispěl příjem fosfatidylserinu přímo k učení jmen a tváří, k vyvolání jmen a tváří ak rozpoznání tváře.

Přirozeným zdrojem tohoto fosfolipidu jsou ryby. Druhy, které jsou pravidelně součástí výživových doplňků, se však získávají z mozkové kůry skotu nebo ze sójových bobů.

Oba typy fosfolipidů plní stejné funkce, liší se však vlastnostmi mastných kyselin jejich nepolárních zbytků.

Rovněž bylo navrženo, že bez membrány asociovaný fosfatidylserin užívaný jako doplněk (exogenní) může přispívat k buněčné obraně proti oxidačnímu stresu.

Kontraindikace

První studie a klinické studie provedené s tímto fosfolipidem jako doplňkem výživy odhalily, že jeho intramuskulární podání může způsobit podráždění a „popáleniny“ a že jeho intravenózní podávání nemá žádné známé nepříznivé účinky.

Při perorálním podání se jeví jako bezpečný lék, ale v dávkách vyšších než 600 mg podaných těsně před spaním může způsobit nespavost. Zprávy však naznačují, že je bezpečný a účinný, zejména pokud je kombinován se zdravým životním stylem, který zahrnuje fyzické cvičení a správnou výživu.

Přestože velké množství studií ukázalo, že požití tohoto fosfolipidu nezpůsobuje škodlivé změny v biochemii krve, jedna z možných kontraindikací souvisí s přenosem infekčních chorob, jako je spongiformní encefalopatie v důsledku konzumace mozkových extraktů kontaminovaných priony.

Reference

1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biochemie (4. vydání). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE Učení.
2. Jorissen, B., Brouns, F., van Boxtel, M., Ponds, R., Verhey, F., & Jolles, J. (2002). Vliv sójového fosfatidylserinu na poznání při poškození paměti související s věkem. Nutritional Neuroscience, 4, 121–134.
3. Kidd, PM (1996). Fosfatidylserin; Membránové živiny pro paměť. Klinické a mechanické hodnocení. Recenze Alternative Medicine Review, 1 (2), 70–84.
4. Kingsley, M. (2006). Účinky suplementace fosfatidylserinu na cvičící lidi, 36 (8), 657–669.
5. Luckey, M. (2008). Strukturní biologie membrány: s biochemickými a biofyzikálními základy. Cambridge University Press.
6. Segawa, K., & Nagata, S. (2015). Apoptický signál „Eat Me“: Expozice fosfatidylserinu. Trends in Cell Biology, 1–12.
7. Vance, JE (2008). Fosfatidylserin a fosfatidylethanolamin v savčích buňkách: dva metabolicky příbuzné aminofosfolipidy. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
8. Vance, JE, a Steenbergen, R. (2005). Metabolismus a funkce fosfatidylserinu. Progress in Lipid Research, 44, 207-234.
9. Vance, JE, & Tasseva, G. (2013). Tvorba a funkce fosfatidylserinu a fosfatidylethanolaminu v savčích buňkách. Biochimica et Biophysica Acta - Molekulární a buněčná biologie lipidů, 1831 (3), 543–554.