PHOSPHATIDYLSERIN: STRUKTUR, SYNTHESE, FUNKTIONEN, ORT - BIOLOGIE - 2025

Das Phosphatidylserin ist ein Lipid, das zur Familie der Phospholipide und Glycerolipide gehört, oder Phosphoglyceride, die von 1,2-Diacylglycerin-3-phosphat abgeleitet sind. Da es eine Aminogruppe in seiner Struktur hat, wird es als Aminophospholipid angesehen und ist in Membranen sowohl von eukaryotischen als auch von prokaryotischen Zellen vorhanden.

Es wurde erstmals 1941 von Folch als sekundärer Bestandteil von Cephalin aus dem Rinderhirn (einem ebenfalls aus Phosphatidylethanolamin bestehenden zerebralen Lipidkomplex) beschrieben, und 1952 erklärten Baer und Maurukas einen wichtigen Teil seiner chemischen Struktur.

Allgemeines Schema von Phospholipiden. (1) Hydrophiler Kopf, (2) Hydrophobe Schwänze, (A) Phosphatidylcholin, (B) Phosphatidylethanolamin, (C) Phosphatidylserin und (D) Schema eines Phosphatidylglycerins (Quelle: Foobar via Wikimedia Commons)

Bei Eukaryoten macht dieses Phospholipid zwischen 3 und 15% der Membranphospholipide aus, und die Variation seiner Häufigkeit hängt vom Organismus, der Art des Gewebes, der Art der betreffenden Zelle und sogar dem Zeitpunkt seiner Entwicklung ab. .

Verschiedene Studien haben bestätigt, dass es in den Mitochondrien von Eukaryoten fehlt, aber es wurde in den Zellmembranen vieler Bakterien über sein Vorhandensein berichtet, obwohl die Biosynthesewege für seine Synthese in diesen Organismen unterschiedlich sind.

Die Verteilung dieses Phospholipids in Zellmembranen hängt im Wesentlichen von den Enzymen ab, die für seine Produktion verantwortlich sind, und seine Bewegung (Translokation) zwischen den Membranmonoschichten hängt von der Wirkung von Aminophospholipid-Flipasen (in Hefe) und Scramblease ab. und Translokasen (bei Säugetieren).

Es ist ein essentielles Lipid für viele Zellen des Nervensystems, so dass inzwischen Nahrungsergänzungsmittel entwickelt wurden, die es in ihre Formulierungen aufnehmen, um bestimmte Gehirnkapazitäten zu verbessern und die Degeneration anderer zu verhindern.

Struktur

Phosphatidylserin ist ein Glycerophospholipid und leitet sich als solches von einem 1,2-Diacylglycerol-3-phosphat-Molekül ab, dh von einem Glycerinmolekül, das zwei veresterte Fettsäureketten an seinen Kohlenstoffen 1 und 2 und an Kohlenstoff 3 aufweist hat eine Phosphatgruppe.

Struktur von Phosphatidylserin (Quelle: Zirgouflex über Wikimedia Commons)

Wie alle Lipide ist Phosphatidylserin ein amphipathisches Molekül mit einem hydrophilen polaren Ende, das durch die Phosphatgruppe und das daran bindende Serin dargestellt wird, und einem hydrophoben apolaren Ende, das aus Fettsäureketten besteht, die durch Esterbindungen verbunden sind.

Der Name "Phosphatidylserin" bezieht sich auf alle möglichen Kombinationen von Fettsäuren unterschiedlicher Länge und Sättigungsgrade, die an ein Glyceringerüst gebunden sind, an dessen Phosphatgruppe am Polarkopf ein Serin gebunden ist.

Synthese

In Prokaryoten

In Prokaryoten wird Phosphatidylserin durch Phosphatidylserinsynthetaseenzyme produziert, die mit der Plasmamembran oder mit ribosomalen Fraktionen assoziieren, je nachdem, ob es sich um gramnegative oder grampositive Bakterien handelt.

Die Synthese von Phosphatidylserin in diesen Mikroorganismen ist reguliert und hängt von der Art und Menge der Lipide ab, die an der Stelle verfügbar sind, an der sich das Synthetaseenzym befindet.

In Hefen

Hefephosphatidylserinsynthetase synthetisiert Phosphatidylserin aus der Reaktion zwischen CDP-Diacylglycerin und Serin unter Bildung von Phosphatidylserin und CMP. Dieses Phospholipid ist in diesen Organismen ein wichtiges Zwischenprodukt bei der Synthese von Phosphatidylcholin und Phosphatidylethanolamin.

Diese Reaktion wird durch intrazelluläre Konzentrationen von Inosit reguliert, die hemmende Wirkungen auf das Enzym haben. Andere Mechanismen umfassen die direkte Phosphorylierung der Synthetase oder eines regulatorischen Enzyms, das am Biosyntheseweg beteiligt ist.

Bei höheren Eukaryoten (Pflanzen und Tiere)

In Organismen wie Pflanzen und Tieren (von einigen Autoren als höhere Eukaryoten angesehen) erfolgt die Synthese von Phosphatidylserin durch eine calciumabhängige Basenaustauschreaktion durch Enzyme, die mit dem endoplasmatischen Retikulum assoziiert sind.

Bei dieser Art von Reaktion werden Phospholipide aus bereits vorhandenen Phospholipiden synthetisiert, aus denen die polare Gruppe entfernt und mit einem Molekül L-Serin ausgetauscht wird.

In Pflanzen gibt es zwei Phosphatidylserinsynthetasen: eine, die die Calcium-abhängige Basenwechselreaktion katalysiert, und die andere, die in einer Reaktion katalysiert, die der in Hefe aus CDP-Diacylglycerin ähnlichen ähnelt.

Säugetiere besitzen auch zwei Phosphatidylserinsynthetasen: Eine katalysiert die Synthese von Phosphatidylserin durch eine Austauschreaktion zwischen einem Phosphatidylethanolamin und einem Serin, und die andere tut dasselbe, verwendet jedoch ein Phosphatidylcholin als Basissubstrat.

Eigenschaften

Phosphatidylserin kommt in allen Arten von eukaryotischen Zellen vor; und bei Säugetieren wurde gezeigt, dass es, obwohl es nicht in allen Geweben gleich häufig vorkommt und nicht zu den Phospholipiden gehört, die in größerem Anteil gefunden werden, für das Überleben von Zellen wesentlich ist.

Die mit Phosphatidylserinmolekülen in den Zellen des Nervensystems vieler Wirbeltiere verbundenen Fettsäureketten spielen eine grundlegende Rolle für die Funktion des Nervensystems.

Auf der Zelloberfläche

Zusätzlich zu seinen strukturellen Funktionen für den Aufbau biologischer Membranen markiert die "Umverteilung" von Phosphatidylserin den Beginn zahlreicher physiologischer Prozesse auf zellulärer Ebene bei Säugetieren, so dass man sagen könnte, dass es an verschiedenen zellulären Signalprozessen beteiligt ist.

Beispiele für diese Prozesse sind die Blutgerinnung, bei der Phosphatidylserin in Richtung der äußeren Monoschicht der Plasmamembran von Blutplättchen transloziert wird, was zur Akkumulation verschiedener Gerinnungsfaktoren an der Oberfläche dieser Zellen beiträgt.

Ein ähnlicher Prozess tritt während der Reifung von Spermien auf, wird jedoch eher als "Dissipation" der asymmetrischen Verteilung dieses Phospholipids (das die innere Oberfläche der Plasmamembran anreichert) angesehen.

Die anfänglichen Ereignisse des programmierten Zelltods (Apoptose) sind auch durch die Exposition von Phosphatidylserinmolekülen gegenüber der Zelloberfläche gekennzeichnet, die apoptotische Zellen für die Verdauung durch phagozytische Zellen oder Makrophagen "markiert".

In der Zelle

Die intrazellulären Funktionen von Phosphatidylserin hängen eng mit seinen leicht kationischen Eigenschaften zusammen, da es durch seine Ladung mit verschiedenen peripheren Proteinen assoziieren kann, die negativ geladene Regionen aufweisen.

Unter diesen Proteinen können einige Kinasen und GTPasen hervorgehoben werden, die aktiviert werden, sobald sie mit dem fraglichen Phospholipid assoziiert sind.

Phosphatidylserin ist an der "Markierung" einiger Proteine ​​beteiligt, um sie beim Recycling oder Abbau auf Phagosomen zu lenken und auch die katalytische Aktivität anderer zu modifizieren.

Es wurde gezeigt, dass die Bildung bestimmter Ionenkanäle von der Assoziation der Proteine, aus denen sie bestehen, mit Phosphatidylserin abhängt.

Es ist eine Quelle von Vorläufern für die Synthese anderer Phospholipide wie Phosphatidylethanolamin, die aus der Decarboxylierung von Phosphatidylserin gebildet werden können (Phosphatidylserin ist der Vorläufer von mitochondrialem Phosphatidylethanolamin).

Wo befindet es sich?

Phosphatidylserin kommt wie die meisten Phospholipide in fast allen Zellmembranen vor und reichert die Zellmembranen von Nervengewebe an. und im Auge ist es besonders häufig auf der Netzhaut.

In Zellen, in denen es mehr oder weniger häufig vorkommt, befindet es sich normalerweise in der inneren Monoschicht der Plasmamembran und in Endosomen, ist jedoch in Mitochondrien selten.

Wie 1941 beschrieben, ist Phosphatidylserin zusammen mit Phosphatidylethanolamin Teil einer Substanz, die im Gehirn vieler Säugetiere als Cephalin bekannt ist.

Vorteile seiner Aufnahme

Die Bedeutung von Phosphatidylserin für die Funktion des Nervensystems wurde eingehend untersucht, und seit mehreren Jahrzehnten wird davon ausgegangen, dass seine Aufnahme für die Gesundheit des Zentralnervensystems von Vorteil sein kann.

Mehrere Studien haben ergeben, dass die Zugabe von Phosphatidylserin in die Ernährung als Nahrungsergänzungsmittel positive Auswirkungen auf die Verbesserung des Gedächtnisses, des Lernens, der Konzentration und des Stimmungsrückgangs in Bezug auf Alter oder Alterung haben kann.

Es soll Gedächtnisverlust und andere kognitive Aktivitäten wie Argumentation, abstraktes Denken, psychomotorische Beeinträchtigung, Veränderungen der Persönlichkeit und des Verhaltens sowie andere wichtige mentale Funktionen verhindern.

In einigen spezifischeren Studien an Patienten mit Gedächtnisproblemen trug die Einnahme von Phosphatidylserin direkt zum Lernen von Namen und Gesichtern, zum Abrufen von Namen und Gesichtern und zur Gesichtserkennung bei.

Eine natürliche Quelle dieses Phospholipids ist Fisch. Die Arten, die regelmäßig in Nahrungsergänzungsmitteln enthalten sind, werden jedoch aus der Großhirnrinde von Rindern oder aus Sojabohnen gewonnen.

Beide Arten von Phospholipiden erfüllen die gleichen Funktionen, unterscheiden sich jedoch in den Eigenschaften der Fettsäuren ihrer unpolaren Schwänze.

Es wurde auch vorgeschlagen, dass nichtmembranassoziiertes Phosphatidylserin als Ergänzung (exogen) zur zellulären Abwehr gegen oxidativen Stress beitragen kann.

Kontraindikationen

Die ersten Studien und klinischen Studien, die mit diesem Phospholipid als Nahrungsergänzungsmittel durchgeführt wurden, zeigten, dass seine intramuskuläre Verabreichung Reizungen und "Verbrennungen" verursachen kann und dass seine intravenöse Verabreichung keine bekannten nachteiligen Auswirkungen hat.

Durch orale Verabreichung scheint es ein sicheres Medikament zu sein, aber in Dosen von mehr als 600 mg, die vor dem Schlafengehen verabreicht werden, kann es Schlaflosigkeit verursachen. Berichten zufolge ist es jedoch sicher und wirksam, insbesondere wenn es mit einem gesunden Lebensstil kombiniert wird, der körperliche Bewegung und gute Ernährung umfasst.

Obwohl eine große Anzahl von Studien gezeigt hat, dass die Einnahme dieses Phospholipids keine schädlichen Veränderungen in der Blutbiochemie hervorruft, hängt eine der möglichen Kontraindikationen mit der Übertragung von Infektionskrankheiten wie der spongiformen Enzephalopathie aufgrund des Verbrauchs von mit Prionen kontaminierten Gehirnextrakten zusammen.

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