Apa Fungsi Utama Fosfolipid?

Fosfolipid lazim dalam sel bakteri dan eukariota. Mereka adalah molekul yang terbuat dari kepala fosfat dan ekor lipid. Kepala dianggap suka air atau hidrofilik, sedangkan ekornya hidrofobik, atau penolak air. Oleh karena itu fosfolipid disebut amfifilik. Karena sifat ganda fosfolipid ini, banyak jenis menyusun diri menjadi dua lapisan dalam lingkungan berair. Ini disebut bilayer fosfolipid. Sintesis fosfolipid terjadi terutama di retikulum endoplasma. Area biosintesis lainnya termasuk aparatus Golgi dan mitokondria. Fosfolipid berfungsi dalam berbagai cara di dalam sel.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

Fosfolipid adalah molekul dengan kepala fosfat hidrofilik dan ekor lipid hidrofobik. Mereka terdiri dari membran seluler, mengatur proses seluler tertentu, dan memiliki kualitas stabilisasi dan dinamis yang dapat membantu pengiriman obat.

Fosfolipid menyediakan penghalang di membran sel untuk melindungi sel, dan mereka membuat penghalang untuk organel di dalam sel tersebut. Fosfolipid bekerja untuk menyediakan jalur untuk berbagai zat melintasi membran. Protein membran membentuk lapisan ganda fosfolipid; ini menanggapi sinyal sel atau bertindak sebagai enzim atau mekanisme pengangkutan untuk membran sel. Lapisan ganda fosfolipid dengan mudah memungkinkan molekul penting seperti air, oksigen, dan karbon dioksida untuk melintasi membran, tetapi molekul yang sangat besar tidak dapat memasuki sel dengan cara ini atau mungkin tidak dapat semua. Dengan kombinasi fosfolipid dan protein ini, sel dikatakan permeabel selektif, hanya memungkinkan zat tertentu masuk secara bebas dan zat lain melalui interaksi yang lebih kompleks.

Fosfolipid menyediakan struktur pada membran sel, yang pada gilirannya menjaga organel tetap teratur dan dibagi untuk bekerja lebih efisien, tetapi struktur ini juga membantu dalam fleksibilitas membran dan ketidakstabilan. Beberapa fosfolipid akan menginduksi kelengkungan negatif membran, sementara yang lain menginduksi kelengkungan positif, tergantung pada susunannya. Protein juga berkontribusi pada kelengkungan membran. Fosfolipid juga dapat mentranslokasi melintasi membran, seringkali oleh protein khusus seperti flippases, floppases, dan scramblase. Fosfolipid berkontribusi pada muatan permukaan membran juga. Jadi, sementara fosfolipid berkontribusi pada stabilitas, fusi, dan pembelahannya, mereka juga membantu transportasi material dan sinyal. Oleh karena itu, fosfolipid membuat membran sangat dinamis, daripada penghalang bilayer sederhana. Dan sementara fosfolipid berkontribusi lebih dari yang diperkirakan semula untuk berbagai proses, mereka tetap menjadi penstabil membran seluler di seluruh spesies.

Dengan teknologi yang lebih baik, para ilmuwan dapat memvisualisasikan beberapa fosfolipid dalam sel hidup melalui probe fluoresen. Metode lain untuk menjelaskan fungsi fosfolipid termasuk menggunakan spesies knockout (seperti tikus) yang memiliki enzim pengubah lipid yang diekspresikan secara berlebihan. Ini membantu dalam memahami lebih banyak fungsi untuk fosfolipid.

Fosfolipid mengambil peran aktif selain membentuk bilayers. Fosfolipid mempertahankan gradien proses kimia dan listrik untuk memastikan kelangsungan hidup sel. Mereka juga penting untuk mengatur eksositosis, kemotaksis dan sitokinesis. Beberapa fosfolipid berperan dalam fagositosis, bekerja mengelilingi partikel untuk membentuk fagosom. Fosfolipid juga berkontribusi pada endositosis, yang merupakan generasi vakuola. Proses ini memerlukan pengikatan membran di sekitar partikel, ekstensi dan akhirnya pemotongan. Endosom dan fagosom yang dihasilkan pada gilirannya memiliki lapisan ganda lipid mereka sendiri.

Fosfolipid mengatur proses seluler yang terkait dengan pertumbuhan, transmisi sinaptik, dan pengawasan kekebalan.

Fungsi lain dari fosfolipid adalah merakit lipoprotein yang bersirkulasi. Protein ini memainkan peran penting transportasi untuk trigliserida lipofilik dan kolesterol dalam darah.

Fosfolipid juga bekerja sebagai pengemulsi dalam tubuh, seperti ketika mereka dicampur dengan kolesterol dan asam empedu di kantong empedu untuk membuat misel untuk penyerapan zat lemak. Fosfolipid juga memainkan peran membasahi permukaan untuk hal-hal seperti sendi, alveoli dan bagian lain dari tubuh yang membutuhkan gerakan halus.

Fosfolipid pada eukariota dibuat di mitokondria, endosom, dan retikulum endoplasma (ER). Sebagian besar fosfolipid dibuat di retikulum endoplasma. Di RE, fosfolipid digunakan dalam transpor lipid nonvesikular antara RE dan organel lainnya. Dalam mitokondria, fosfolipid memainkan banyak peran untuk homeostasis seluler dan fungsi mitokondria.

Fosfolipid yang tidak membentuk lapisan ganda membantu dalam fusi dan pembengkokan membran.

Fosfolipid yang paling umum pada eukariota adalah gliserofosfolipid, yang memiliki tulang punggung gliserol. Mereka memiliki kelompok kepala, rantai samping hidrofobik dan rantai alifatik. Kelompok kepala fosfolipid ini dapat bervariasi dalam susunan kimia, yang mengarah ke beragam varietas fosfolipid. Struktur fosfolipid ini berkisar dari silinder hingga kerucut hingga kerucut terbalik, dan karena itu fungsinya berbeda. Mereka bekerja dengan kolesterol dan sphingolipids untuk membantu dalam endositosis, mereka membuat lipoprotein, digunakan sebagai surfaktan dan merupakan komponen utama dari membran sel.

Asam fosfatidat (PA), juga disebut fosfatidat, hanya terdiri dari sebagian kecil fosfolipid dalam sel. Ini adalah fosfolipid paling dasar dan berfungsi sebagai prekursor untuk gliserofosfolipid lainnya. Ini memiliki bentuk kerucut dan dapat menghasilkan lengkungan membran. PA mempromosikan fusi dan fisi mitokondria dan sangat penting untuk metabolisme lipid. Ini mengikat protein Rac, terkait dengan kemotaksis. Ia juga diperkirakan berinteraksi dengan banyak protein lain karena sifat anioniknya.

Phosphatidylcholine (PC) adalah fosfolipid dalam kelimpahan terbesar, membentuk sebanyak 55 persen dari total lipid. PC adalah ion yang dikenal sebagai zwitterion, memiliki bentuk silinder dan dikenal untuk membentuk bilayer. PC berfungsi sebagai substrat komponen untuk generasi asetilkolin, neurotransmitter penting. PC dapat diubah menjadi lipid lain seperti sfingomielin. PC juga berfungsi sebagai surfaktan di paru-paru dan merupakan komponen empedu. Peran umumnya adalah stabilisasi membran.

Phosphatidylethanolamine (PE) juga cukup melimpah tetapi agak berbentuk kerucut dan tidak cenderung membentuk bilayer. Ini terdiri sebanyak 25 persen dari fosfolipid. Ini berlimpah di membran bagian dalam mitokondria, dan dapat dibuat oleh mitokondria. PE memiliki kelompok kepala yang relatif lebih kecil dibandingkan dengan PC. PE dikenal untuk macroautophagy dan membantu dalam fusi membran.

Cardiolipin (CL) adalah dimer fosfolipid berbentuk kerucut dan merupakan fosfolipid non-bilayer utama yang ditemukan di mitokondria, yang merupakan satu-satunya organel untuk membuat CL. Kardiolipin ditemukan terutama pada membran mitokondria bagian dalam dan mempengaruhi aktivitas protein dalam mitokondria. Fosfolipid kaya asam lemak ini diperlukan untuk fungsi kompleks rantai pernapasan mitokondria. CL membentuk sejumlah besar jaringan jantung dan ditemukan dalam sel dan jaringan yang membutuhkan energi tinggi. CL bekerja untuk menarik proton ke enzim yang disebut ATP sintase. CL juga membantu dalam menandakan kematian sel melalui apoptosis.

Phosphatidylinositol (PI) membentuk sebanyak 15 persen fosfolipid yang ditemukan dalam sel. PI ditemukan di banyak organel, dan kelompok kepalanya dapat mengalami perubahan reversibel. PI bekerja sebagai prekursor yang membantu transmisi pesan dalam sistem saraf serta perdagangan membran dan penargetan protein.

Phosphatidylserine (PS) terdiri hingga 10 persen fosfolipid dalam sel. PS memainkan peran penting dalam memberi sinyal di dalam dan di luar sel. PS membantu sel-sel saraf berfungsi dan mengatur konduksi impuls saraf. Fitur PS dalam apoptosis (kematian sel spontan). PS juga terdiri dari membran trombosit dan karena itu berperan dalam pembekuan.

Phosphatidylglycerol (PG) adalah prekursor untuk bis (monoacylglycero) phosphate atau BMP, yang ada di banyak sel dan berpotensi diperlukan untuk transportasi kolesterol. BMP ditemukan terutama dalam sel mamalia, di mana ia membentuk sekitar 1 persen dari fosfolipid. BMP dibuat terutama di badan multivesikular dan diperkirakan menginduksi tunas membran ke dalam.

Sphingomyelin (SM) adalah bentuk lain dari fosfolipid. SM penting untuk susunan membran sel hewan. Sedangkan tulang punggung gliserofosfolipid adalah gliserol, tulang punggung sfingomielin adalah sfingosin. Bilayers fosfolipid SM bereaksi secara berbeda terhadap kolesterol, dan lebih terkompresi namun memiliki penurunan permeabilitas terhadap air. SM terdiri dari rakit lipid, nanodomain stabil dalam membran yang penting untuk penyortiran membran, transduksi sinyal, dan pengangkutan protein.

Disfungsi fosfolipid menyebabkan sejumlah gangguan seperti neuropati perifer Charcot-Marie-Tooth, sindrom Scott dan katabolisme lipid abnormal, yang berhubungan dengan beberapa tumor.

Kelainan genetik yang disebabkan oleh mutasi gen dapat menyebabkan disfungsi biosintesis dan metabolisme fosfolipid. Ini terbukti cukup mencolok pada gangguan yang berhubungan dengan mitokondria.

Jaringan lipid yang efisien diperlukan dalam mitokondria. Fosfolipid cardiolipin, asam fosfatidat, fosfatidilgliserol dan fosfatidiletanolamin semuanya memainkan peran penting dalam menjaga membran mitokondria. Mutasi gen yang mempengaruhi proses ini terkadang menyebabkan penyakit genetik.

Pada penyakit terkait-X mitokondria, sindrom Barth (BTHS), kondisi termasuk kelemahan otot rangka, penurunan pertumbuhan, kelelahan, keterlambatan motorik, kardiomiopati, neutropenia dan 3-methylglutaconic aciduria, yang berpotensi fatal penyakit. Pasien-pasien ini menunjukkan mitokondria yang rusak, yang memiliki jumlah CL fosfolipid yang berkurang.

Kardiomiopati dilatasi dengan ataksia (DCMA) muncul dengan kardiomiopati dilatasi onset dini, ataksia otak besar yang tidak progresif (tetapi mengakibatkan keterlambatan motorik), kegagalan pertumbuhan dan kondisi lainnya. Penyakit ini dihasilkan dari masalah fungsional dengan gen yang membantu dalam regulasi remodeling CL dan biogenesis protein mitokondria.

Sindrom MEGDEL muncul sebagai gangguan resesif autosomal dengan ensefalopati, bentuk tertentu dari tuli, keterlambatan motorik dan perkembangan, dan kondisi lainnya. Pada gen yang terkena, fosfolipid prekursor CL, PG, memiliki rantai asil yang berubah, yang pada gilirannya mengubah CL. Selain itu, cacat gen mengurangi tingkat BMP fosfolipid. Karena BMP mengatur regulasi dan perdagangan kolesterol, pengurangannya menyebabkan akumulasi kolesterol tidak teresterifikasi.

Ketika para peneliti belajar lebih banyak tentang peran fosfolipid dan pentingnya mereka, diharapkan terapi baru dapat dibuat untuk mengobati penyakit yang diakibatkan oleh disfungsi mereka.

Biokompatibilitas fosfolipid menjadikannya kandidat ideal untuk sistem penghantaran obat. Konstruksi amfifilik (mengandung komponen yang menyukai air dan tidak menyukai air) membantu perakitan mandiri dan membuat struktur yang lebih besar. Fosfolipid sering membentuk liposom yang dapat membawa obat. Fosfolipid juga berfungsi sebagai pengemulsi yang baik. Perusahaan farmasi dapat memilih fosfolipid dari telur, kedelai, atau fosfolipid buatan untuk membantu pengiriman obat. Fosfolipid buatan dapat dibuat dari gliserofosfolipid dengan mengubah kelompok kepala atau ekor atau keduanya. Fosfolipid sintetis ini lebih stabil dan lebih murni daripada fosfolipid alami, tetapi biayanya cenderung lebih tinggi. Jumlah asam lemak dalam fosfolipid alami atau sintetis akan mempengaruhi efisiensi enkapsulasi mereka.

Fosfolipid dapat membuat liposom, vesikel khusus yang lebih cocok dengan struktur membran sel. Liposom ini kemudian berfungsi sebagai pembawa obat untuk obat hidrofilik atau lipofilik, obat pelepasan terkontrol dan agen lainnya. Liposom yang terbuat dari fosfolipid sering digunakan dalam obat kanker, terapi gen, dan vaksin. Liposom dapat dibuat menjadi sangat spesifik untuk penghantaran obat, dengan membuatnya menyerupai membran sel yang harus mereka lewati. Kandungan fosfolipid liposom dapat diubah berdasarkan lokasi penyakit yang ditargetkan.

Sifat pengemulsi fosfolipid membuatnya ideal untuk emulsi injeksi intravena. Emulsi fosfolipid kuning telur dan kedelai sering digunakan untuk tujuan ini.

Jika obat memiliki bioavailabilitas yang buruk, terkadang flavonoid alami dapat digunakan untuk membentuk kompleks dengan fosfolipid, membantu penyerapan obat. Kompleks ini cenderung menghasilkan obat yang stabil dengan aksi yang lebih lama.

Karena penelitian lanjutan menghasilkan lebih banyak informasi tentang fosfolipid yang semakin berguna, sains akan manfaat dari pengetahuan untuk lebih memahami proses seluler dan membuat lebih tepat sasaran obat.