PHOSPHATIDYLSERINE: STRUKTUR, SINTESIS, FUNGSI, LOKASI - BIOLOGI - 2025

The phosphatidylserine adalah lipid milik keluarga dari fosfolipid dan gliserolipid kelompok atau phosphoglycerides, berasal dari 1,2-diasil gliserol 3-fosfat. Karena memiliki gugus amino dalam strukturnya, ia dianggap sebagai amino fosfolipid dan terdapat dalam membran sel eukariotik dan prokariotik.

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

Skema umum fosfolipid. (1) Kepala hidrofilik, (2) Ekor hidrofobik, (A) Phosphatidylcholine, (B) Phosphatidylethanolamine, (C) Phosphatidylserine dan (D) Skema fosfatidylglycerol (Sumber: Foobar via Wikimedia Commons)

Pada eukariota, fosfolipid ini mewakili antara 3 dan 15% fosfolipid membran dan variasi kelimpahannya tergantung pada organisme, jenis jaringan, jenis sel yang dimaksud, dan bahkan momen perkembangannya. .

Berbagai penelitian telah memverifikasi bahwa ia tidak ada di mitokondria eukariota, tetapi keberadaannya telah dilaporkan dalam membran sel banyak bakteri, meskipun rute biosintesis untuk sintesisnya dalam organisme ini berbeda.

Distribusi fosfolipid ini dalam membran sel pada dasarnya bergantung pada enzim yang bertanggung jawab untuk produksinya dan pergerakannya (translokasi) antara lapisan tunggal membran bergantung pada aksi amino fosfolipid-flipase (dalam ragi) dan scramblease. dan translocases (pada mamalia).

Ini adalah lipid penting untuk banyak sel sistem saraf, sedemikian rupa sehingga suplemen nutrisi sekarang telah dikembangkan yang memasukkannya ke dalam formulasinya untuk meningkatkan kapasitas otak tertentu dan mencegah degenerasi yang lain.

Struktur

Fosfatidilserin adalah gliserofosfolipid dan dengan demikian diturunkan dari molekul 1,2-diasilgliserol 3-fosfat, yaitu dari molekul gliserol yang memiliki dua rantai asam lemak teresterifikasi pada karbon 1 dan 2 dan pada karbon 3. memiliki gugus fosfat.

Struktur fosfatidilserin (Sumber: Zirgouflex via Wikimedia Commons)

Seperti semua lipid, fosfatidilserin adalah molekul amphipathic, dengan ujung kutub hidrofilik yang diwakili oleh gugus fosfat dan serin yang mengikatnya, dan ujung apolar hidrofobik, terdiri dari rantai asam lemak yang dihubungkan oleh ikatan ester.

Nama "fosfatidilserin" mengacu pada semua kemungkinan kombinasi asam lemak, dengan panjang dan derajat kejenuhan yang bervariasi, yang melekat pada tulang punggung gliserol yang memiliki serin yang terikat pada gugus fosfat di kepala kutub.

Perpaduan

Pada prokariota

Pada prokariota, fosfatidilserin diproduksi oleh enzim sintetase fosfatidilserin yang berasosiasi dengan membran plasma atau dengan fraksi ribosom, tergantung pada apakah itu bakteri Gram negatif atau Gram positif.

Sintesis fosfatidilserin dalam mikroorganisme ini diatur dan bergantung pada jenis dan jumlah lipid yang tersedia di lokasi tempat enzim sintetase ditemukan.

Dalam ragi

Sintetase fosfatidilserin ragi mensintesis fosfatidilserin dari reaksi antara CDP-diasilgliserol dan serin, menghasilkan fosfatidilserin dan CMP. Fosfolipid ini, dalam organisme ini, merupakan perantara penting dalam sintesis fosfatidilkolin dan fosfatidletanolamina.

Reaksi ini diatur oleh konsentrasi inositol intraseluler, yang memiliki efek penghambatan pada enzim. Mekanisme lain melibatkan fosforilasi langsung dari sintetase atau beberapa enzim pengatur yang terlibat dalam jalur biosintetik.

Pada eukariota yang lebih tinggi (tumbuhan dan hewan)

Pada organisme seperti tumbuhan dan hewan (dianggap oleh beberapa penulis sebagai eukariota yang lebih tinggi), sintesis fosfatidilserin terjadi melalui reaksi pertukaran basa yang bergantung pada kalsium melalui enzim yang terkait dengan retikulum endoplasma.

Dalam jenis reaksi ini, fosfolipid disintesis dari fosfolipid yang sudah ada sebelumnya, dari mana gugus kutub dihilangkan dan ditukar dengan molekul L-serin.

Pada tumbuhan terdapat dua sintetase fosfatidilserin: satu yang mengkatalisis reaksi perubahan basa yang bergantung pada kalsium dan yang lainnya mengkatalisis dalam reaksi yang mirip dengan yang terjadi pada ragi dari CDP-diasilgliserol.

Mamalia juga memiliki dua sintetase fosfatidilserin: satu mengkatalisis sintesis fosfatidilserin dengan reaksi pertukaran antara fosfatidiletanolamina dan serin dan yang lainnya melakukan hal yang sama, tetapi menggunakan fosfatidilkolin sebagai substrat dasar.

fitur

Phosphatidylserine ditemukan di semua jenis sel eukariotik; dan pada mamalia telah ditunjukkan bahwa, meskipun tidak melimpah di semua jaringan dan bukan salah satu fosfolipid yang ditemukan dalam proporsi yang lebih besar, ia penting untuk kelangsungan hidup sel.

Rantai asam lemak yang terkait dengan molekul fosfatidilserin dalam sel sistem saraf banyak vertebrata memainkan peran mendasar dalam fungsi sistem saraf.

Di permukaan sel

Selain fungsi strukturalnya untuk pembentukan membran biologis, "redistribusi" fosfatidilserin menandai awal dari berbagai proses fisiologis pada tingkat sel pada mamalia, sehingga dapat dikatakan bahwa ia terlibat dalam proses pensinyalan seluler yang berbeda.

Contoh dari proses ini adalah pembekuan darah, di mana fosfatidilserin ditranslokasi ke lapisan luar membran plasma trombosit, yang berkontribusi pada akumulasi berbagai faktor koagulasi ke permukaan sel-sel ini.

Proses serupa terjadi selama pematangan sel sperma, tetapi lebih dilihat sebagai "disipasi" distribusi asimetris fosfolipid ini (yang memperkaya permukaan bagian dalam membran plasma).

Peristiwa awal kematian sel terprogram (apoptosis) juga ditandai dengan paparan molekul fosfatidilserin ke permukaan sel, yang "menandai" sel apoptosis untuk pencernaan oleh sel fagositik atau makrofag.

Di dalam sel

Fungsi intraseluler fosfatidilserin terkait erat dengan karakteristiknya yang sedikit kationik, karena, melalui muatannya, fosfatidilserin dapat berasosiasi dengan berbagai protein perifer yang memiliki daerah bermuatan negatif.

Di antara protein-protein ini, beberapa kinase dan GTPase dapat disorot, yang diaktifkan setelah mereka berasosiasi dengan fosfolipid yang dimaksud.

Phosphatidylserine berpartisipasi dalam "penandaan" beberapa protein untuk mengarahkan mereka menuju fagosom dalam jalur daur ulang atau degradasi dan juga dalam memodifikasi aktivitas katalitik yang lain.

Terbukti bahwa pembentukan saluran ion tertentu tergantung pada asosiasi protein yang menyusunnya dengan fosfatidilserin.

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

Di mana letaknya?

Phosphatidylserine, seperti kebanyakan fosfolipid, ditemukan di hampir semua membran sel dan memperkaya membran sel jaringan saraf; dan, di mata, sangat melimpah di retina.

Dalam sel di mana ia ditemukan, pada tingkat yang lebih besar atau lebih kecil, biasanya ditemukan di lapisan dalam membran plasma dan di endosom, tetapi jarang di mitokondria.

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

Manfaat asupannya

Pentingnya fosfatidilserin dalam fungsi sistem saraf telah dipelajari secara ekstensif dan selama beberapa dekade telah dianggap bahwa asupannya mungkin bermanfaat bagi kesehatan sistem saraf pusat.

Beberapa penelitian menyimpulkan bahwa penambahan fosfatidilserin dalam makanan sebagai suplemen nutrisi dapat memiliki efek positif pada peningkatan daya ingat, pembelajaran, konsentrasi, dan penurunan suasana hati yang berkaitan dengan usia atau penuaan.

Diperkirakan dapat mencegah hilangnya ingatan dan aktivitas kognitif lainnya seperti penalaran, pemikiran abstrak, gangguan psikomotorik, perubahan kepribadian dan perilaku, dan fungsi mental penting lainnya.

Dalam beberapa studi yang lebih spesifik pada pasien dengan masalah memori, asupan fosfatidilserin secara langsung berkontribusi pada pembelajaran nama dan wajah, mengingat nama dan wajah, dan pengenalan wajah.

Sumber alami fosfolipid ini adalah ikan. Namun, spesies yang secara teratur dimasukkan dalam suplemen nutrisi diperoleh dari korteks serebral sapi atau dari kedelai.

Kedua jenis fosfolipid ini memiliki fungsi yang sama, tetapi berbeda dalam karakteristik asam lemak pada ekor apolar mereka.

Juga telah disarankan bahwa fosfatidilserin terkait non-membran yang diambil sebagai suplemen (eksogen) dapat berkontribusi pada pertahanan seluler melawan stres oksidatif.

Kontraindikasi

Studi pertama dan uji klinis yang dilakukan dengan fosfolipid ini sebagai suplemen nutrisi mengungkapkan bahwa pemberian intramuskularnya dapat menyebabkan iritasi dan "luka bakar", dan bahwa pemberian intravena tidak memiliki efek samping yang diketahui.

Melalui pemberian oral tampaknya menjadi obat yang aman, tetapi, dalam dosis lebih tinggi dari 600 mg diberikan sebelum tidur, dapat menyebabkan insomnia. Namun, laporan menunjukkan bahwa itu aman dan efektif, terutama jika dikombinasikan dengan gaya hidup sehat, yang meliputi olahraga fisik dan nutrisi yang baik.

Meskipun sejumlah besar penelitian telah menunjukkan bahwa konsumsi fosfolipid ini tidak menghasilkan perubahan yang berbahaya dalam biokimia darah, salah satu kontraindikasi yang mungkin terkait dengan transfer penyakit menular seperti ensefalopati spongiform akibat konsumsi ekstrak otak yang terkontaminasi prion.

Referensi

1. Garrett, R., & Grisham, C. (2010). Biochemistry (edisi ke-4th). Boston, AS: Brooks / Cole. CENGAGE Learning.
2. Jorissen, B., Brouns, F., van Boxtel, M., Ponds, R., Verhey, F., & Jolles, J. (2002). Pengaruh Phosphatidylserine Berasal Kedelai pada kognisi di Age Associated Memory Impairment. Nutrisi Neuroscience, 4, 121–134.
3. Kidd, PM (1996). Phosphatidylserine; Nutrisi Membran untuk Memori. Penilaian Klinis dan Mekanistik. Review Pengobatan Alternatif, 1 (2), 70-84.
4. Kingsley, M. (2006). Pengaruh Suplementasi Phosphatidylserine pada Manusia Berolahraga, 36 (8), 657-669.
5. Luckey, M. (2008). Biologi struktur membran: dengan dasar biokimia dan biofisik. Cambridge University Press.
6. Segawa, K., & Nagata, S. (2015). Sinyal "Makan Aku" Apoptosis: Paparan Phosphatidylserine. Trends in Cell Biology, 1-12.
7. Vance, JE (2008). Phosphatidylserine dan phosphatidylethanolamine dalam sel mamalia: dua aminofosfolipid yang terkait secara metabolik. Jurnal Penelitian Lipid, 49 (7), 1377-1387.
8. Vance, JE, & Steenbergen, R. (2005). Metabolisme dan fungsi fosfatidilserin. Kemajuan dalam Penelitian Lipid, 44, 207-234.
9. Vance, JE, & Tasseva, G. (2013). Pembentukan dan fungsi phosphatidylserine dan phosphatidylethanolamine dalam sel mamalia. Biochimica et Biophysica Acta - Molekuler dan Biologi Sel Lipid, 1831 (3), 543-554.