FOSFATIDYLSERINE: STRUCTUUR, SYNTHESE, FUNCTIES, LOCATIE - BIOLOGIE - 2026

De fosfatidylserine is een lipide dat behoort tot de familie van de fosfolipiden- en glycerolipidengroep of fosfoglyceriden, afgeleid van 1,2-diacylglycerol-3-fosfaat. Omdat het een aminogroep in zijn structuur heeft, wordt het beschouwd als een aminofosfolipide en is het aanwezig in membranen van zowel eukaryote als prokaryote cellen.

Het werd voor het eerst beschreven door Folch, in 1941, als een secundaire component van cefaline uit de runderhersenen (een cerebrale lipidencomplex dat ook bestaat uit fosfatidylethanolamine) en in 1952 verklaarden Baer en Maurukas een belangrijk deel van de chemische structuur ervan.

Algemeen schema van fosfolipiden. (1) Hydrofiele kop, (2) Hydrofobe staarten, (A) fosfatidylcholine, (B) fosfatidylethanolamine, (C) fosfatidylserine en (D) schema van een fosfatidylglycerol (bron: Foobar via Wikimedia Commons)

In eukaryoten vertegenwoordigt dit fosfolipide tussen 3 en 15% van de membraanfosfolipiden en de variatie in zijn overvloed hangt af van het organisme, het type weefsel, het type cel in kwestie en zelfs het moment van ontwikkeling. .

Verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat het afwezig is in de mitochondriën van eukaryoten, maar zijn aanwezigheid is gerapporteerd in de celmembranen van veel bacteriën, hoewel de biosynthetische routes voor zijn synthese in deze organismen verschillend zijn.

De verdeling van dit fosfolipide in celmembranen hangt in wezen af ​​van de enzymen die verantwoordelijk zijn voor de productie en de beweging (translocatie) tussen de monolagen van het membraan hangt af van de werking van aminofosfolipide-flipases (in gist) en scramblases. en translocases (bij zoogdieren).

Het is een essentieel lipide voor veel cellen van het zenuwstelsel, in die mate dat er nu voedingssupplementen zijn ontwikkeld die het in hun formuleringen opnemen om bepaalde hersencapaciteiten te verbeteren en de degeneratie van andere te voorkomen.

Structuur

Fosfatidylserine is een glycerofosfolipide en is als zodanig afgeleid van een 1,2-diacylglycerol 3-fosfaatmolecuul, dat wil zeggen van een glycerolmolecuul met twee veresterde vetzuurketens op de koolstofatomen 1 en 2 en op koolstof 3 heeft een fosfaatgroep.

Structuur van fosfatidylserine (bron: Zirgouflex via Wikimedia Commons)

Zoals alle lipiden is fosfatidylserine een amfipatisch molecuul, met een hydrofiel polair uiteinde dat wordt vertegenwoordigd door de fosfaatgroep en het serine dat eraan bindt, en een hydrofoob apolair uiteinde dat bestaat uit vetzuurketens die zijn verbonden door esterbindingen.

De naam "fosfatidylserine" verwijst naar alle mogelijke combinaties van vetzuren, van verschillende lengtes en verzadigingsgraden, die zijn vastgemaakt aan een glycerol-ruggengraat met een serine die aan de fosfaatgroep op de polaire kop is gehecht.

Synthese

In prokaryoten

In prokaryoten wordt fosfatidylserine geproduceerd door fosfatidylserinesynthetase-enzymen die zich associëren met het plasmamembraan of met ribosomale fracties, afhankelijk van of het respectievelijk Gram-negatieve of Gram-positieve bacteriën zijn.

De synthese van fosfatidylserine in deze micro-organismen wordt gereguleerd en hangt af van het type en de hoeveelheid lipiden die beschikbaar zijn op de plaats waar het synthetase-enzym wordt aangetroffen.

In gisten

Fosfatidylserinesynthetase uit gist synthetiseert fosfatidylserine uit de reactie tussen CDP-diacylglycerol en serine, waarbij fosfatidylserine en CMP worden gegenereerd. Dit fosfolipide is in deze organismen een belangrijk tussenproduct bij de synthese van fosfatidylcholine en fosfatidylethanolamine.

Deze reactie wordt gereguleerd door intracellulaire concentraties inositol, wat remmende effecten heeft op het enzym. Andere mechanismen hebben betrekking op de directe fosforylering van het synthetase of een regulerend enzym dat betrokken is bij de biosyntheseroute.

In hogere eukaryoten (planten en dieren)

In organismen zoals planten en dieren (door sommige auteurs beschouwd als hogere eukaryoten) vindt de synthese van fosfatidylserine plaats via een calciumafhankelijke base-uitwisselingsreactie door enzymen die zijn geassocieerd met het endoplasmatisch reticulum.

Bij dit type reactie worden fosfolipiden gesynthetiseerd uit reeds bestaande fosfolipiden, waaruit de polaire groep wordt verwijderd en uitgewisseld met een molecuul L-serine.

In planten zijn er twee fosfatidylserinesynthetasen: een die de calciumafhankelijke baseveranderingsreactie katalyseert en de andere die wordt gekatalyseerd in een reactie die vergelijkbaar is met die welke optreedt in gist uit CDP-diacylglycerol.

Zoogdieren bezitten ook twee fosfatidylserinesynthetasen: de ene katalyseert de synthese van fosfatidylserine door een uitwisselingsreactie tussen een fosfatidylethanolamine en een serine, en de andere doet hetzelfde, maar met een fosfatidylcholine als basissubstraat.

Kenmerken

Fosfatidylserine wordt in alle soorten eukaryote cellen aangetroffen; en bij zoogdieren is aangetoond dat, hoewel het niet in alle weefsels even overvloedig voorkomt en het niet een van de fosfolipiden is die in grotere hoeveelheden worden aangetroffen, het essentieel is voor de overleving van cellen.

De vetzuurketens die geassocieerd zijn met fosfatidylserinemoleculen in de cellen van het zenuwstelsel van veel gewervelde dieren spelen een fundamentele rol bij het functioneren van het zenuwstelsel.

Op het celoppervlak

Naast de structurele functies voor het opzetten van biologische membranen, markeert de "herverdeling" van fosfatidylserine het begin van talrijke fysiologische processen op cellulair niveau bij zoogdieren, dus zou kunnen worden gezegd dat het betrokken is bij verschillende cellulaire signaleringsprocessen.

Voorbeelden van deze processen zijn bloedcoagulatie, waarbij fosfatidylserine wordt getransloceerd naar de buitenste monolaag van het plasmamembraan van bloedplaatjes, wat bijdraagt ​​aan de accumulatie van verschillende stollingsfactoren naar het oppervlak van deze cellen.

Een soortgelijk proces vindt plaats tijdens de rijping van zaadcellen, maar wordt meer gezien als een "dissipatie" van de asymmetrische verdeling van dit fosfolipide (dat het binnenoppervlak van het plasmamembraan verrijkt).

De eerste gebeurtenissen van geprogrammeerde celdood (apoptose) worden ook gekenmerkt door de blootstelling van fosfatidylserinemoleculen aan het celoppervlak, die apoptotische cellen "markeren" voor vertering door fagocytische cellen of macrofagen.

In de cel

De intracellulaire functies van fosfatidylserine zijn nauw verwant aan zijn licht kationische eigenschappen, aangezien het door zijn lading kan associëren met verschillende perifere eiwitten die negatief geladen gebieden hebben.

Onder deze eiwitten kunnen enkele kinasen en GTPasen worden benadrukt, die worden geactiveerd zodra ze zich associëren met het fosfolipide in kwestie.

Fosfatidylserine neemt deel aan het "taggen" van sommige eiwitten om ze naar fagosomen te leiden in recycling- of afbraakroutes en ook bij het wijzigen van de katalytische activiteit van andere.

Het is aangetoond dat de vorming van bepaalde ionenkanalen afhangt van de associatie van de eiwitten waaruit ze bestaan ​​met fosfatidylserine.

Het is een bron van voorlopers voor de synthese van andere fosfolipiden, zoals fosfatidylethanolamine, die kunnen worden gevormd door de decarboxylering van fosfatidylserine (fosfatidylserine is de voorloper van mitochondriaal fosfatidylethanolamine).

Waar is het gelegen?

Fosfatidylserine wordt, zoals de meeste fosfolipiden, in bijna alle celmembranen aangetroffen en verrijkt de celmembranen van zenuwweefsel; en in het oog is het bijzonder overvloedig aanwezig op het netvlies.

In cellen waar het in meer of mindere mate wordt aangetroffen, wordt het meestal aangetroffen in de binnenste monolaag van het plasmamembraan en in endosomen, maar het is zeldzaam in mitochondriën.

Zoals beschreven in 1941 maakt fosfatidylethanolamine samen met fosfatidylethanolamine deel uit van een stof die bekend staat als cefaline in de hersenen van veel zoogdieren.

Voordelen van de inname

Het belang van fosfatidylserine voor de werking van het zenuwstelsel is uitgebreid bestudeerd en al tientallen jaren wordt aangenomen dat de inname ervan gunstig kan zijn voor de gezondheid van het centrale zenuwstelsel.

Verschillende onderzoeken hebben geconcludeerd dat de toevoeging van fosfatidylserine aan de voeding als voedingssupplement positieve effecten kan hebben op het verbeteren van geheugen, leren, concentratie en stemmingsdalingen gerelateerd aan leeftijd of veroudering.

Aangenomen wordt dat het geheugenverlies en andere cognitieve activiteiten, zoals redeneren, abstract denken, psychomotorische stoornissen, veranderingen in persoonlijkheid en gedrag en andere belangrijke mentale functies, voorkomt.

In enkele meer specifieke onderzoeken bij patiënten met geheugenproblemen, droeg de inname van fosfatidylserine rechtstreeks bij tot het leren van namen en gezichten, het terugroepen van namen en gezichten en gezichtsherkenning.

Een natuurlijke bron van dit fosfolipide is vis. De soorten die regelmatig in voedingssupplementen worden opgenomen, worden echter verkregen uit de hersenschors van runderen of uit sojabonen.

Beide soorten fosfolipiden vervullen dezelfde functies, maar verschillen in de kenmerken van de vetzuren van hun apolaire staarten.

Er is ook gesuggereerd dat niet-membraangeassocieerde fosfatidylserine, ingenomen als een supplement (exogeen), kan bijdragen aan cellulaire afweer tegen oxidatieve stress.

Contra-indicaties

De eerste studies en klinische proeven die met dit fosfolipide als voedingssupplement werden uitgevoerd, toonden aan dat intramusculaire toediening irritatie en "brandwonden" kan veroorzaken en dat intraveneuze toediening geen bekende nadelige effecten heeft.

Door orale toediening blijkt het een veilig medicijn te zijn, maar bij doses hoger dan 600 mg voor het slapengaan kan het slapeloosheid veroorzaken. Uit rapporten blijkt echter dat het veilig en effectief is, vooral als het wordt gecombineerd met een gezonde levensstijl, waaronder lichaamsbeweging en goede voeding.

Hoewel een groot aantal onderzoeken heeft aangetoond dat de inname van dit fosfolipide geen schadelijke veranderingen in de biochemie van het bloed veroorzaakt, houdt een van de mogelijke contra-indicaties verband met de overdracht van infectieziekten zoals spongiforme encefalopathie als gevolg van de consumptie van met prionen verontreinigde hersenextracten.

Referenties

1. Garrett, R., en Grisham, C. (2010). Biochemie (4e ed.). Boston, VS: Brooks / Cole. CENGAGE Leren.
2. Jorissen, B., Brouns, F., van Boxtel, M., Ponds, R., Verhey, F., & Jolles, J. (2002). De invloed van soja-afgeleide fosfatidylserine op cognitie bij leeftijdsgebonden geheugenstoornissen. Nutritional Neuroscience, 4, 121–134.
3. Kidd, PM (1996). Fosfatidylserine; Membraanvoeding voor geheugen. Een klinische en mechanische beoordeling. Alternative Medicine Review, 1 (2), 70-84.
4. Kingsley, M. (2006). Effecten van fosfatidylserinesuppletie op sportende mensen, 36 (8), 657-669.
5. Luckey, M. (2008). Membraan structurele biologie: met biochemische en biofysische grondslagen. Cambridge University Press.
6. Segawa, K., en Nagata, S. (2015). Een apoptotisch "Eat Me" -signaal: blootstelling aan fosfatidylserine. Trends in celbiologie, 1–12.
7. Vance, JE (2008). Fosfatidylserine en fosfatidylethanolamine in zoogdiercellen: twee metabolisch verwante aminofosfolipiden. Journal of Lipid Research, 49 (7), 1377-1387.
8. Vance, JE en Steenbergen, R. (2005). Metabolisme en functies van fosfatidylserine. Vooruitgang in lipidenonderzoek, 44, 207-234.
9. Vance, JE en Tasseva, G. (2013). Vorming en functie van fosfatidylserine en fosfatidylethanolamine in zoogdiercellen. Biochimica et Biophysica Acta - Moleculaire en celbiologie van lipiden, 1831 (3), 543-554.