PHOSPHATIDYLSERINE: STRUKTUR, SINTESIS, FUNGSI, LOKASI - BIOLOGI - 2026

The phosphatidylserine ialah lipid yang dipunyai oleh keluarga kumpulan atau phosphoglycerides fosfolipid dan glycerolipids, berasal dari 1,2-diacyl gliserol 3-fosfat. Oleh kerana ia mempunyai kumpulan amino dalam strukturnya, ia dianggap sebagai fosfolipid amino dan terdapat dalam membran sel eukariotik dan sel prokariotik.

Ia digambarkan untuk pertama kalinya oleh Folch, pada tahun 1941, sebagai komponen sekunder cephalin dari otak sapi (kompleks lipid serebral juga terdiri dari fosfatidiletanolamin) dan, pada tahun 1952, Baer dan Maurukas menjelaskan bahagian penting dari struktur kimianya.

Skim fosfolipid am. (1) Kepala hidrofilik, (2) Ekor hidrofobik, (A) Fosfatidilkolin, (B) Fosfatidiletanolamin, (C) Fosfatidilserin dan (D) Skema fosfatidilgliserol (Sumber: Foobar melalui Wikimedia Commons)

Dalam eukariota, fosfolipid ini mewakili antara 3 dan 15% fosfolipid membran dan variasi kelimpahannya bergantung pada organisma, jenis tisu, jenis sel yang dimaksud dan bahkan saat perkembangannya. .

Kajian yang berbeza telah mengesahkan bahawa ia tidak terdapat dalam mitokondria eukariota, tetapi kehadirannya telah dilaporkan dalam membran sel banyak bakteria, walaupun laluan biosintetik untuk sintesisnya dalam organisma ini berbeza.

Sebaran fosfolipid ini dalam membran sel bergantung pada enzim yang bertanggungjawab untuk penghasilannya dan pergerakannya (translokasi) antara lapisan tunggal membran bergantung kepada tindakan amino-fosfolipid-flipase (dalam ragi) dan scramblease. dan translokasi (pada mamalia).

Ini adalah lipid penting bagi banyak sel sistem saraf, sehingga suplemen pemakanan kini telah dikembangkan yang memasukkannya ke dalam formulasi untuk meningkatkan keupayaan otak tertentu dan mencegah degenerasi yang lain.

Struktur

Phosphatidylserine adalah gliserofosfolipid dan karenanya berasal dari molekul 3-fosfat 1,2-diasil gliserol, iaitu dari molekul gliserol yang mempunyai dua rantai asid lemak esterifikasi pada karbonnya 1 dan 2 dan pada karbon 3 mempunyai kumpulan fosfat.

Struktur fosfatidilserin (Sumber: Zirgouflex melalui Wikimedia Commons)

Seperti semua lipid, phosphatidylserine adalah molekul amphipathic, dengan hujung polar hidrofilik yang diwakili oleh kumpulan fosfat dan serin yang mengikatnya, dan hujung apolar hidrofobik, terdiri daripada rantai asid lemak yang dihubungkan oleh ikatan ester.

Nama "phosphatidylserine" merujuk kepada semua kemungkinan kombinasi asid lemak, dengan panjang dan darjah tepu yang berbeza-beza, yang melekat pada tulang belakang gliserol yang mempunyai serin yang melekat pada kumpulan fosfat di kepala kutub.

Sintesis

Di prokariota

Dalam prokariota, fosfatidilserin dihasilkan oleh enzim phosphatidylserine synthetases yang berkait dengan membran plasma atau dengan pecahan ribosom, bergantung pada sama ada bakteria Gram negatif atau Gram positif.

Sintesis fosfatidilserin dalam mikroorganisma ini diatur dan bergantung pada jenis dan kuantiti lipid yang terdapat di lokasi di mana enzim synthetase dijumpai.

Dalam ragi

Ragi phosphatidylserine synthetase mensintesis fosfatidylserine dari tindak balas antara CDP-diacylglycerol dan serine, menghasilkan phosphatidylserine dan CMP. Fosfolipid ini, dalam organisma ini, merupakan perantara penting dalam sintesis fosfatidilkolin dan fosfatidiletanolamina.

Tindak balas ini diatur oleh kepekatan inositol intraselular, yang mempunyai kesan penghambatan pada enzim. Mekanisme lain melibatkan fosforilasi langsung sintetase atau beberapa enzim pengawalseliaan yang terlibat dalam jalur biosintetik.

Di eukariota yang lebih tinggi (tumbuhan dan haiwan)

Dalam organisma seperti tumbuhan dan haiwan (dianggap oleh beberapa penulis sebagai eukariota yang lebih tinggi) sintesis fosfatidilserin berlaku melalui reaksi pertukaran asas yang bergantung pada kalsium melalui enzim yang berkaitan dengan retikulum endoplasma.

Dalam tindak balas jenis ini, fosfolipid disintesis dari fosfolipid yang sudah ada, dari mana kumpulan kutub dikeluarkan dan ditukar dengan molekul L-serin.

Pada tumbuhan terdapat dua synthetases fosfatidilserin: satu yang mengkatalisis reaksi perubahan asas yang bergantung pada kalsium dan yang lain mengkatalisis dalam reaksi yang serupa dengan yang berlaku pada ragi dari CDP-diacylglycerol.

Mamalia juga mempunyai dua synthetases fosfatidilserin: satu mengkatalisis sintesis fosfatidilserin dengan reaksi pertukaran antara fosfatidiletanolamina dan serin dan yang lain melakukan hal yang sama, tetapi menggunakan fosfatidilkolin sebagai substrat asas.

ciri-ciri

Phosphatidylserine terdapat dalam semua jenis sel eukariotik; dan pada mamalia telah ditunjukkan bahawa, walaupun tidak banyak terdapat pada semua tisu dan ia bukan salah satu fosfolipid yang terdapat dalam perkadaran tertinggi, ia penting untuk kelangsungan hidup sel.

Rantai asid lemak yang berkaitan dengan molekul fosfatidilserin dalam sel-sel sistem saraf banyak vertebrata memainkan peranan penting dalam fungsi sistem saraf.

Di permukaan sel

Sebagai tambahan kepada fungsi strukturnya untuk pembentukan membran biologi, "pengagihan semula" fosfatidilserin menandakan permulaan banyak proses fisiologi pada tahap sel pada mamalia, sehingga dapat dikatakan bahawa ia terlibat dalam proses isyarat selular yang berlainan.

Contoh proses ini adalah pembekuan darah, di mana fosfatidilserin dialihkan ke arah monolayer luar membran plasma platelet, yang menyumbang kepada pengumpulan pelbagai faktor pembekuan ke permukaan sel ini.

Proses yang serupa berlaku semasa pematangan sel sperma, tetapi dilihat lebih sebagai "pelesapan" pengedaran asimetri fosfolipid ini (yang memperkaya permukaan dalaman membran plasma).

Kejadian awal kematian sel yang diprogramkan (apoptosis) juga dicirikan oleh pendedahan molekul fosfatidilserin ke permukaan sel, yang "menandakan" sel-sel apoptosis untuk pencernaan oleh sel-sel fagositik atau makrofag.

Di dalam sel

Fungsi intraselular fosfatidilserin berkait rapat dengan ciri-ciri kationiknya yang sedikit, kerana, melalui casnya, ia dapat dikaitkan dengan pelbagai protein periferal yang mempunyai kawasan bermuatan negatif.

Di antara protein ini, beberapa kinase dan GTPase dapat diserlahkan, yang diaktifkan setelah mereka mengaitkan dengan fosfolipid yang dimaksudkan.

Phosphatidylserine mengambil bahagian dalam "penandaan" beberapa protein untuk mengarahkannya ke arah fagosom dalam laluan kitar semula atau degradasi dan juga dalam mengubah aktiviti pemangkin orang lain.

Telah ditunjukkan bahawa pembentukan saluran ion tertentu bergantung pada perkaitan protein yang membentuknya dengan fosfatidilserin.

Ini adalah sumber prekursor untuk sintesis fosfolipid lain, seperti fosfatidiletanolamina, yang dapat terbentuk dari dekarboksilasi fosfatidilserin (fosfatidilserin adalah pendahulu fosfatidiletanolamina mitokondria).

Di manakah ia berada?

Phosphatidylserine, seperti kebanyakan fosfolipid, terdapat di hampir semua membran sel dan memperkaya membran sel tisu saraf; dan, pada mata, ia banyak terdapat pada retina.

Pada sel-sel di mana ia dijumpai, pada tahap yang lebih besar atau lebih kecil, ia biasanya dijumpai di monolayer dalaman membran plasma dan di endosom, tetapi jarang terdapat pada mitokondria.

Seperti yang dijelaskan pada tahun 1941, bersama dengan fosfatidiletanolamina, fosfatidilserin adalah bagian dari zat yang dikenal sebagai cephalin di otak banyak mamalia.

Kebaikan pengambilannya

Kepentingan fosfatidilserin dalam fungsi sistem saraf telah banyak dikaji dan selama beberapa dekad telah dianggap bahawa pengambilannya mungkin bermanfaat untuk kesihatan sistem saraf pusat.

Beberapa kajian menyimpulkan bahawa penambahan fosfatidilserin dalam makanan sebagai makanan tambahan boleh memberi kesan positif terhadap peningkatan ingatan, pembelajaran, konsentrasi dan penurunan mood yang berkaitan dengan usia atau penuaan.

Ia difikirkan untuk mencegah kehilangan ingatan dan aktiviti kognitif lain seperti penaakulan, pemikiran abstrak, gangguan psikomotor, perubahan keperibadian dan tingkah laku, dan fungsi mental penting yang lain.

Dalam beberapa kajian yang lebih khusus mengenai pesakit dengan masalah ingatan, pengambilan phosphatidylserine secara langsung menyumbang kepada pembelajaran nama dan wajah, penarikan nama dan wajah serta pengecaman wajah.

Sumber semula jadi fosfolipid ini adalah ikan. Walau bagaimanapun, spesies yang kerap dimasukkan dalam suplemen pemakanan diperoleh dari korteks serebral sapi atau dari kacang soya.

Kedua-dua jenis fosfolipid memenuhi fungsi yang sama, tetapi berbeza dalam ciri asid lemak ekor apolarnya.

Juga telah dinyatakan bahawa fosfatidilserin yang tidak berkaitan dengan membran yang diambil sebagai makanan tambahan (eksogen) dapat menyumbang kepada pertahanan sel terhadap tekanan oksidatif.

Kontraindikasi

Kajian pertama dan ujian klinikal yang dilakukan dengan fosfolipid ini sebagai suplemen pemakanan menunjukkan bahawa pemberian intramuskularnya boleh menyebabkan kerengsaan dan "luka bakar", dan bahawa pemberian intravena tidak mempunyai kesan buruk yang diketahui.

Dengan pemberian oral, ubat ini adalah ubat yang selamat, tetapi, dalam dos yang melebihi 600 mg diberikan sebelum tidur, ia boleh menyebabkan insomnia. Walau bagaimanapun, laporan menunjukkan bahawa ia selamat dan berkesan, terutama jika digabungkan dengan gaya hidup sihat, yang merangkumi senaman fizikal dan pemakanan yang baik.

Walaupun sebilangan besar kajian menunjukkan bahawa pengambilan fosfolipid ini tidak menghasilkan perubahan berbahaya dalam biokimia darah, salah satu kemungkinan kontraindikasi berkaitan dengan pemindahan penyakit berjangkit seperti spongiform encephalopathy kerana pengambilan ekstrak otak yang tercemar dengan prion.

Rujukan

1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biokimia (edisi ke-4). Boston, Amerika Syarikat: Brooks / Cole. Pembelajaran CENGAGE.
2. Jorissen, B., Brouns, F., van Boxtel, M., Ponds, R., Verhey, F., & Jolles, J. (2002). Pengaruh Soy Derived Phosphatidylserine pada kognisi dalam Age Associated Memory Impairment. Neurosains Pemakanan, 4, 121–134.
3. Kidd, PM (1996). Phosphatidylserine; Nutrien Membran untuk Memori. Penilaian Klinikal dan Mekanistik. Kajian Perubatan Alternatif, 1 (2), 70–84.
4. Kingsley, M. (2006). Kesan Tambahan Phosphatidylserine pada Manusia yang Berolahraga, 36 (8), 657–669.
5. Luckey, M. (2008). Biologi struktur membran: dengan asas biokimia dan biofizik. Akhbar Universiti Cambridge.
6. Segawa, K., & Nagata, S. (2015). Isyarat Apoptosis "Makan Saya": Pendedahan Phosphatidylserine. Trend Biologi Sel, 1–12.
7. Vance, JE (2008). Phosphatidylserine dan phosphatidylethanolamine dalam sel mamalia: dua aminofosfolipid yang berkaitan dengan metabolik. Jurnal Penyelidikan Lipid, 49 (7), 1377-1387.
8. Vance, JE, & Steenbergen, R. (2005). Metabolisme dan fungsi fosfatidilserin. Kemajuan dalam Penyelidikan Lipid, 44, 207-234.
9. Vance, JE, & Tasseva, G. (2013). Pembentukan dan fungsi fosfatidilserin dan fosfatidiletanolamin dalam sel mamalia. Biochimica et Biophysica Acta - Molekul dan Biologi Sel Lipid, 1831 (3), 543-554.