FOSFATIDILSERINĂ: STRUCTURĂ, SINTEZĂ, FUNCȚII, LOCAȚIE - BIOLOGIE - 2025

Phosphatidylserine este o lipidă care aparține familiei grupului sau fosfogliceride fosfolipide și glycerolipids, derivată din 1,2-diacil glicerol 3-fosfat. Deoarece are o structură amino în structura sa, este considerat un amino-fosfolipid și este prezent atât în ​​membranele celulelor eucariote, cât și procariote.

A fost descris pentru prima dată de Folch, în 1941, ca o componentă secundară a cefalinei din creierul bovin (un complex lipidic cerebral format și din fosfatidiletanolamină) și, în 1952, Baer și Maurukas au elucidat o parte importantă a structurii sale chimice.

Schema generală a fosfolipidelor. (1) Cap hidrofil, (2) cozi hidrofobe, (A) fosfatidilcolină, (B) fosfatidiletanolamină, (C) fosfatidilserină și (D) schema unei fosfatidilglicerol (Sursa: Foobar prin Wikimedia Commons)

În eucariote, acest fosfolipid reprezintă între 3 și 15% din fosfolipide ale membranei, iar variația abundenței sale depinde de organism, de tipul de țesut, de tipul de celulă în cauză și chiar de momentul dezvoltării sale. .

Studii diferite au verificat că acesta este absent în mitocondrii eucariotei, dar prezența sa a fost raportată în membranele celulare a multor bacterii, deși rutele biosintetice pentru sinteza sa în aceste organisme sunt diferite.

Distribuția acestui fosfolipid în membranele celulare depinde, în esență, de enzimele care sunt responsabile pentru producția sa și mișcarea (translocarea) între monostraturile membranare depinde de acțiunea amino-fosfolipid-flipazelor (în drojdie) și a scrambleazei. și translocaze (la mamifere).

Este o lipidă esențială pentru multe celule ale sistemului nervos, într-o asemenea măsură încât acum s-au dezvoltat suplimente nutritive care o includ în formulările lor pentru a îmbunătăți anumite capacități ale creierului și pentru a preveni degenerarea altora.

Structura

Fosfatidilserina este o glicerofosfolipidă și, ca atare, este derivată dintr-o moleculă de 3-fosfat 1,2-diacil glicerol, adică dintr-o moleculă de glicerol care are două lanțuri de acizi grași esterificați pe carbonii 1 și 2 și pe carbonul 3 are o grupare fosfat.

Structura fosfatidilserinei (Sursa: Zirgouflex prin Wikimedia Commons)

Ca toate lipidele, fosfatidilserina este o moleculă amfipatică, cu un capăt polar hidrofil reprezentat de grupul fosfat și serina care se leagă de acesta, și un capăt apolar hidrofob, compus din lanțuri de acizi grași legați de legături esterice.

Denumirea "fosfatidilserină" se referă la toate combinațiile posibile de acizi grași, cu lungimi și grade diferite de saturație, care sunt atașate la o coloană vertebrală a glicerinei care are o serină atașată grupului fosfat de pe capul polar.

Sinteză

În procariote

În procariote, fosfatidilserina este produsă de enzimele fosfatidilserinei sintetazice care se asociază cu membrana plasmatică sau cu fracții ribozomale, în funcție de dacă este vorba de bacterii Gram negative sau, respectiv, de Gram pozitiv.

Sinteza fosfatidilserinei din aceste microorganisme este reglată și depinde de tipul și cantitatea de lipide disponibile la locul unde se găsește enzima sintaza.

În drojdii

Fosfatidilserina sintaza drojdie sintetizează fosfatidilserina din reacția dintre CDP-diacilglicerol și serină, generând fosfatidilserină și CMP. Această fosfolipidă, în aceste organisme, este un intermediar important în sinteza fosfatidilcolinei și a fosfatidiletanolaminei.

Această reacție este reglată de concentrații intracelulare de inozitol, care are efecte inhibitoare asupra enzimei. Alte mecanisme implică fosforilarea directă a sintazei sau a unei enzime reglatoare care este implicată în calea biosintetică.

În eucariote superioare (plante și animale)

În organismele precum plantele și animalele (considerate de unii autori drept eucariote superioare) sinteza fosfatidilserinei are loc printr-o reacție de schimb de bază dependentă de calciu, prin enzime asociate cu reticulul endoplasmic.

În acest tip de reacție, fosfolipidele sunt sintetizate din fosfolipide preexistente, din care grupul polar este îndepărtat și schimbat cu o moleculă de L-serină.

La plante există două fosfatidilserine sintaza: una care catalizează reacția de schimbare a bazei dependente de calciu și cealaltă care catalizează într-o reacție similară cu cea care se produce la drojdia din CDP-diacilglicerol.

Mamiferele posedă, de asemenea, două fosfatidilserină sintaze: unul catalizează sinteza fosfatidilserinei printr-o reacție de schimb între o fosfatidiletanolamină și o serină, iar cealaltă face același lucru, dar folosind o fosfatidilcolină ca substrat de bază.

Caracteristici

Fosfatidilserina se găsește în toate tipurile de celule eucariote; iar la mamifere s-a demonstrat că, deși nu este la fel de abundent în toate țesuturile și nu este unul dintre fosfolipidele găsite în proporție mai mare, este esențial pentru supraviețuirea celulelor.

Lanțurile de acizi grași asociate cu moleculele de fosfatidilserină din celulele sistemului nervos ale multor vertebrate joacă un rol fundamental în funcționarea sistemului nervos.

Pe suprafața celulei

Pe lângă funcțiile sale structurale pentru stabilirea membranelor biologice, „redistribuirea” fosfatidilserinei marchează începutul multor procese fiziologice la nivel celular la mamifere, astfel încât s-ar putea spune că este implicată în diferite procese de semnalizare celulară.

Exemple ale acestor procese sunt coagularea sângelui, în care fosfatidilserina este translocată către monostratul exterior al membranei plasmatice a trombocitelor, ceea ce contribuie la acumularea diverșilor factori de coagulare către suprafața acestor celule.

Un proces similar are loc în timpul maturării celulelor spermei, dar este văzut mai degrabă ca o „disipare” a distribuției asimetrice a acestui fosfolipid (care îmbogățește suprafața interioară a membranei plasmatice).

Evenimentele inițiale ale morții celulare programate (apoptoza) sunt, de asemenea, caracterizate prin expunerea moleculelor de fosfatidilserină pe suprafața celulei, care „marchează” celulele apoptotice pentru digestie de către celulele fagocitice sau macrofage.

În interiorul celulei

Funcțiile intracelulare ale fosfatidilserinei sunt strâns legate de caracteristicile sale ușor cationice, deoarece, prin încărcarea sa, se poate asocia cu diferite proteine ​​periferice care au regiuni încărcate negativ.

Dintre aceste proteine, pot fi evidențiate unele kinaze și GTPaze, care sunt activate odată ce se asociază cu fosfolipida în cauză.

Fosfatidilserina participă la „etichetarea” unor proteine ​​pentru a le direcționa spre fagozomi în căile de reciclare sau de degradare și de asemenea la modificarea activității catalitice a altora.

S-a demonstrat că formarea anumitor canale ionice depinde de asocierea proteinelor care le constituie cu fosfatidilserina.

Este o sursă de precursori pentru sinteza altor fosfolipide, cum ar fi fosfatidiletanolamina, care poate fi formată din decarboxilarea fosfatidilserinei (fosfatidilserina este precursorul fosfatidiletanolaminei mitocondriale).

Unde este localizat?

Fosfatidilserina, la fel ca majoritatea fosfolipidelor, se găsește în aproape toate membranele celulare și îmbogățește membranele celulare ale țesuturilor nervoase; și, în ochi, este deosebit de abundent pe retină.

În celulele unde se găsește, într-o măsură mai mare sau mai mică, se găsește, de obicei, în monostratul intern al membranei plasmatice și în endosomi, dar este rar în mitocondrii.

Așa cum s-a descris în 1941, împreună cu fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina face parte dintr-o substanță cunoscută sub numele de cefalină în creierul multor mamifere.

Beneficiile aportului său

Importanța fosfatidilserinei în funcționarea sistemului nervos a fost studiată pe larg și de câteva decenii s-a considerat că aportul său poate fi benefic pentru sănătatea sistemului nervos central.

Câteva studii au concluzionat că adăugarea fosfatidilserinei în dietă ca supliment nutritiv poate avea efecte pozitive asupra îmbunătățirii memoriei, învățării, concentrării și scăderilor de dispoziție legate de vârstă sau îmbătrânire.

Se crede că previne pierderea memoriei și a altor activități cognitive, cum ar fi raționamentul, gândirea abstractă, deficiența psihomotorie, modificările personalității și comportamentului și alte funcții mentale importante.

În unele studii mai specifice asupra pacienților cu probleme de memorie, aportul de fosfatidilserină a contribuit direct la învățarea numelor și a fețelor, la reamintirea numelor și a fețelor și la recunoașterea facială.

O sursă naturală a acestui fosfolipid este peștele. Totuși, speciile incluse în suplimentele nutriționale sunt obținute din cortexul cerebral al bovinelor sau din soia.

Ambele tipuri de fosfolipide îndeplinesc aceleași funcții, dar diferă în caracteristicile acizilor grași din cozile lor apolare.

S-a sugerat, de asemenea, că fosfatidilserina care nu este asociată cu membrană, luată ca supliment (exogen) poate contribui la apărarea celulară împotriva stresului oxidativ.

Contraindicații

Primele studii și studii clinice efectuate cu acest fosfolipid ca supliment nutritiv au relevat faptul că administrarea sa intramusculară poate provoca iritații și „arsuri” și că administrarea sa intravenoasă nu are efecte adverse cunoscute.

Prin administrare orală pare a fi un medicament sigur, dar, în doze mai mari de 600 mg administrate înainte de culcare, poate provoca insomnie. Cu toate acestea, rapoartele indică faptul că este sigur și eficient, mai ales dacă este combinat cu un stil de viață sănătos, care include exerciții fizice și o alimentație bună.

Deși un număr mare de studii au arătat că ingestia acestui fosfolipid nu produce modificări nocive în biochimia sângelui, una dintre contraindicațiile posibile este legată de transferul bolilor infecțioase precum encefalopatia spongiformă datorată consumului de extracte de creier contaminate cu prion.

Referințe

1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biochimie (ediția a 4-a). Boston, SUA: Brooks / Cole. CENGAGE Învățare.
2. Jorissen, B., Brouns, F., van Boxtel, M., Ponds, R., Verhey, F., & Jolles, J. (2002). Influența fosfatidilserinei derivate din soia asupra cunoașterii în tulburările de memorie asociate cu vârsta. Neuroștiință nutrițională, 4, 121–134.
3. Kidd, PM (1996). fosfatidilserina; Nutrient cu membrană pentru memorie. O evaluare clinică și mecanică. Alternative Medicine Review, 1 (2), 70–84.
4. Kingsley, M. (2006). Efectele suplimentării cu fosfatidilserină asupra oamenilor care exercită, 36 (8), 657-669.
5. Luckey, M. (2008). Biologia structurală a membranei: cu fundații biochimice și biofizice. Presa universitară din Cambridge.
6. Segawa, K., & Nagata, S. (2015). Un semnal apoptotic „Mănâncă-mă”: expunerea fosfatidilserinei. Tendințe în biologia celulară, 1–12.
7. Vance, JE (2008). Fosfatidilserină și fosfatidiletanolamină în celulele mamiferelor: două aminofosfolipide legate metabolic. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
8. Vance, JE, & Steenbergen, R. (2005). Metabolism și funcții ale fosfatidilserinei. Progresul în cercetarea lipidelor, 44, 207-234.
9. Vance, JE, & Tasseva, G. (2013). Formarea și funcția fosfatidilserinei și a fosfatidiletanolaminei în celulele mamiferelor. Biochimica et Biophysica Acta - Biologia moleculară și celulară a lipidelor, 1831 (3), 543–554.