Kokios yra pagrindinės fosfolipidų funkcijos?

Fosfolipidai yra paplitę bakterijų ir eukariotų ląstelėse. Tai molekulės, pagamintos iš fosfato galvos ir lipidinės uodegos. Galva laikoma vandenį mylinčia ar hidrofiline, o uodega yra hidrofobiška arba atstumia vandenį. Todėl fosfolipidai vadinami amfifiliniais. Dėl tokio dvigubo fosfolipidų pobūdžio vandeningoje aplinkoje daugybė rūšių išsidėstę į du sluoksnius. Tai vadinama dvigubu fosfolipidiniu sluoksniu. Fosfolipidų sintezė pirmiausia vyksta endoplazminiame tinkle. Kitos biosintezės sritys yra Golgi aparatas ir mitochondrijos. Fosfolipidai ląstelių viduje veikia įvairiai.

TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)

Fosfolipidai yra molekulės su hidrofilinėmis fosfato galvutėmis ir hidrofobinėmis lipidinėmis uodegomis. Jie apima ląstelių membranas, reguliuoja tam tikrus ląstelių procesus ir pasižymi tiek stabilizuojančiomis, tiek dinaminėmis savybėmis, kurios gali padėti pristatyti vaistus.

Fosfolipidai suteikia ląstelių membranose barjerus, kad apsaugotų ląstelę, ir sukuria barjerus tų ląstelių organeliams. Fosfolipidai užtikrina įvairių medžiagų kelią per membranas. Membraniniai baltymai tiria fosfolipidinį dvigubą sluoksnį; jie reaguoja į ląstelių signalus arba veikia kaip ląstelės membranos fermentai ar pernešimo mechanizmai. Dvigubas fosfolipidinis sluoksnis lengvai leidžia pagrindinėms molekulėms, tokioms kaip vanduo, deguonis ir anglies dioksidas kerta membraną, tačiau labai didelės molekulės tokiu būdu negali patekti į ląstelę arba gali to padaryti visi. Sakoma, kad naudojant šį fosfolipidų ir baltymų derinį, ląstelė yra selektyviai pralaidi, leidžianti laisvai leisti tik tam tikras medžiagas, o sudėtingesnes sąveikas - kitas.

Fosfolipidai suteikia struktūrą ląstelės membranoms, kurios savo ruožtu palaiko organelių organizavimą ir suskirstyti dirbti efektyviau, tačiau ši struktūra taip pat padeda membranoms lankstumą ir sklandumas. Kai kurie fosfolipidai sukels neigiamą membranos kreivumą, kiti - teigiamą kreivumą, atsižvelgiant į jų makiažą. Baltymai taip pat prisideda prie membranos kreivumo. Fosfolipidai taip pat gali persikelti per membranas, dažnai naudojant specialius baltymus, pvz., Flipazes, floppases ir scramblas. Fosfolipidai taip pat prisideda prie membranų paviršiaus krūvio. Taigi, nors fosfolipidai prisideda prie stabilumo, jų susiliejimo ir dalijimosi, jie taip pat padeda gabenti medžiagas ir signalus. Dėl fosfolipidų membranos tampa labai dinamiškos, o ne paprastos dvisluoksnės kliūtys. Nors fosfolipidai labiau prisideda prie įvairių procesų, nei manyta iš pradžių, jie išlieka ląstelių membranų stabilizatoriais tarp rūšių.

Taikydami geresnes technologijas, mokslininkai sugeba vizualizuoti kai kuriuos fosfolipidus gyvose ląstelėse fluorescenciniais zondais. Kiti fosfolipidų funkcionalumo išaiškinimo metodai apima išjungimo rūšių (pvz., Pelių), turinčių pernelyg ekspresuotų lipidus modifikuojančių fermentų, naudojimą. Tai padeda suprasti daugiau fosfolipidų funkcijų.

Fosfolipidai, be formavimo dvisluoksnės, aktyviai dalyvauja. Fosfolipidai palaiko cheminių ir elektrinių procesų gradientą, kad užtikrintų ląstelių išlikimą. Jie taip pat yra būtini norint reguliuoti egzocitozę, chemotaksį ir citokinezę. Kai kurie fosfolipidai vaidina svarbų vaidmenį fagocitozėje, stengdamiesi apsupti daleles, kad susidarytų fagosomos. Fosfolipidai taip pat prisideda prie endocitozės, kuri yra vakuolių susidarymas. Procesas apima membranos sujungimą aplink daleles, pratęsimą ir galiausiai dalijimąsi. Gautos endosomos ir fagosomos savo ruožtu turi savo lipidų dvigubus sluoksnius.

Fosfolipidai reguliuoja ląstelių procesus, susijusius su augimu, sinapsiniu perdavimu ir imunine priežiūra.

Kita fosfolipidų funkcija yra surinkti cirkuliuojančius lipoproteinus. Šie baltymai atlieka esminį lipofilinių trigliceridų ir cholesterolių kiekio kraujyje pernašos vaidmenį.

Fosfolipidai organizme taip pat veikia kaip emulsikliai, pavyzdžiui, kai tulžies pūslėje jie sumaišomi su cholesteroliais ir tulžies rūgštimi, kad būtų pagamintos micelės riebalinėms medžiagoms absorbuoti. Fosfolipidai taip pat atlieka paviršių drėkinimo vaidmenį, pvz., Sąnarių, alveolių ir kitų kūno dalių, reikalaujančių sklandaus judesio.

Eukariotuose esantys fosfolipidai gaminami mitochondrijose, endosomose ir endoplazminiame tinkle (ER). Dauguma fosfolipidų yra pagaminti endoplazminiame tinkle. ER fosfolipidai naudojami neikuliniam lipidų transportavimui tarp ER ir kitų organelių. Mitochondrijose fosfolipidai vaidina daugybę ląstelių homeostazės ir mitochondrijų funkcionavimo vaidmenų.

Fosfolipidai, nesudarantys dviejų sluoksnių, padeda susilieti ir sulenkti membranas.

Eukariotuose daugiausia fosfolipidų yra glicerofosfolipidai, turintys glicerolio pagrindą. Jie turi galvos grupę, hidrofobines šonines ir alifatines grandines. Šių fosfolipidų galvos grupė gali skirtis dėl cheminio makiažo, todėl gali atsirasti įvairių fosfolipidų veislių. Šių fosfolipidų struktūra svyruoja nuo cilindrinės iki kūginės iki atvirkščiai kūginės, todėl jų funkcionalumas skiriasi. Jie dirba su cholesteroliu ir sfingolipidais, padėdami endocitozei. Jie sudaro lipoproteinus, naudojami kaip paviršinio aktyvumo medžiagos ir yra pagrindiniai ląstelių membranų komponentai.

Fosfatido rūgštis (PA), dar vadinama fosfatidatu, ląstelėse sudaro tik nedidelę dalį fosfolipidų. Tai pats paprasčiausias fosfolipidas ir yra kitų glicerofosfolipidų pirmtakas. Jis turi kūginę formą ir gali nulemti membranas. PA skatina mitochondrijų susiliejimą ir dalijimąsi ir yra būtinas lipidų apykaitai. Jis jungiasi su Rac baltymu, susijusiu su chemotaksija. Taip pat manoma, kad dėl anijoninio pobūdžio jis sąveikauja su daugeliu kitų baltymų.

Fosfatidilcholinas (PC) yra didžiausias fosfolipido kiekis, sudarantis net 55 procentus visų lipidų. PC yra jonas, žinomas kaip dvivietis jonas, turi cilindro formą ir yra žinomas dėl dviejų sluoksnių formavimo. Kompiuteris yra acetilcholino, svarbaus neuromediatoriaus, generavimo komponentas. Kompiuterį galima paversti kitais lipidais, tokiais kaip sfingomielinai. PC taip pat tarnauja kaip paviršinio aktyvumo medžiaga plaučiuose ir yra tulžies komponentas. Pagrindinis jo vaidmuo yra membranos stabilizavimas.

Fosfatidiletanolamino (PE) taip pat yra gana daug, tačiau jis yra šiek tiek kūginis ir nėra linkęs formuoti dvisluoksnių sluoksnių. Jame yra net 25 procentai fosfolipidų. Tai gausu vidinėje mitochondrijų membranoje, ir tai gali padaryti mitochondrijos. PE turi palyginti mažesnę galvos grupę, palyginti su kompiuteriu. PE yra žinoma dėl makroautofagijos ir pagalbinių membranų sintezės.

Kardiolipinas (CL) yra kūgio formos fosfolipido dimeras ir yra pagrindinis ne dvisluoksnis fosfolipidas, randamas mitochondrijose, kurios yra vieninteliai organeliai, gaminantys CL. Kardiolipinas pirmiausia randamas ant vidinės mitochondrijų membranos ir veikia baltymų aktyvumą mitochondrijose. Šis riebalų rūgščių turtingas fosfolipidas yra būtinas mitochondrijų kvėpavimo grandinės kompleksų funkcionalumui. CL sudaro nemažą dalį širdies audinių ir yra ląstelėse bei audiniuose, kuriems reikalinga didelė energija. CL siekia pritraukti protonus į fermentą, vadinamą ATP sintaze. CL taip pat padeda signalizuoti apie ląstelių mirtį apoptozės būdu.

Fosfatidilinozitolis (PI) sudaro net 15 procentų fosfolipidų, randamų ląstelėse. PI yra daugelyje organelių, o jo galvos grupė gali grįžti. PI veikia kaip pirmtakas, kuris padeda perduoti pranešimus nervų sistemoje, taip pat prekiauti membranomis ir nukreipti baltymus.

Fosfatidilserinas (PS) ląstelėse sudaro iki 10 procentų fosfolipidų. PS vaidina svarbų vaidmenį signalizuojant ląstelių viduje ir išorėje. PS padeda nervinėms ląstelėms veikti ir reguliuoja nervinių impulsų laidumą. PS ypatybės apoptozėje (spontaniška ląstelių mirtis). PS taip pat sudaro trombocitų membranas, todėl vaidina svarbų vaidmenį krešėjime.

Fosfatidilglicerolis (PG) yra bis (monoacilglicerolio) fosfato arba BMP pirmtakas, kurio yra daugelyje ląstelių ir kuris gali būti reikalingas cholesterolio transportavimui. BMP daugiausia randama žinduolių ląstelėse, kur jis sudaro maždaug 1 procentą fosfolipidų. BMP pirmiausia gaminamas daugialypiuose kūnuose ir manoma, kad jis skatina vidinės membranos pumpuravimąsi.

Sfingomielinas (SM) yra dar viena fosfolipido forma. SM yra svarbūs gyvūnų ląstelių membranų makiažui. Glicerofosfolipidų pagrindas yra glicerolis, o sfingomielinų pagrindas yra sfingozinas. SM fosfolipidų dvisluoksnės skirtingai reaguoja į cholesterolį ir yra labiau suspaustos, tačiau pralaidumas vandeniui sumažėjo. SM sudaro lipidiniai plaustai, stabilūs nanodomainai membranose, kurie yra svarbūs membranų rūšiavimui, signalo perdavimui ir baltymų transportavimui.

Dėl fosfolipidų disfunkcijos atsiranda daugybė sutrikimų, tokių kaip Charcot-Marie-Tooth periferinė neuropatija, Scott sindromas ir nenormalus lipidų katabolizmas, susijęs su keliais navikais.

Genų mutacijų sukelti genetiniai sutrikimai gali sukelti fosfolipidų biosintezės ir metabolizmo sutrikimus. Pasirodo, kad tai gana ryškūs sutrikimai, susiję su mitochondrijomis.

Mitochondrijose reikalingas efektyvus lipidų tinklas. Fosfolipidai - kardiolipinas, fosfatidinė rūgštis, fosfatidilglicerolis ir fosfatidiletanolaminas - atlieka svarbų vaidmenį palaikant mitochondrijų membraną. Genų mutacijos, turinčios įtakos šiems procesams, kartais sukelia genetines ligas.

Mitochondrijų su X susijusios ligos Bartho sindromu (BTHS) yra skeleto raumenų silpnumas, sumažėjęs augimas, nuovargis, variklio uždelsimas, kardiomiopatija, neutropenija ir 3-metilglutakoninės rūgšties rūgštis, galinti baigtis mirtimi liga. Šiems pacientams būdingi defektai mitochondrijose, kurių fosfolipido CL kiekis yra sumažėjęs.

Išsiplėtusi kardiomiopatija su ataksija (DCMA) pasireiškia anksti prasidėjusia išsiplėtusia kardiomiopatija, smegenų smegenys, kurios nėra progresuojančios (bet dėl ​​kurių vėluoja motorika), augimo nepakankamumas ir kitos sąlygos. Ši liga atsiranda dėl funkcinių problemų dėl geno, kuris padeda reguliuoti CL pertvarkymą ir mitochondrijų baltymų biogenezę.

MEGDEL sindromas pasireiškia kaip autosominis recesyvinis sutrikimas su encefalopatija, tam tikra kurtumo forma, motorikos ir vystymosi vėlavimais ir kitomis ligomis. Pažeistame gene CL pirmtakas fosfolipidas PG turi pakeistą acilo grandinę, kuri savo ruožtu keičia CL. Be to, geno defektai sumažina fosfolipido BMP lygį. Kadangi BMP reguliuoja cholesterolio reguliavimą ir prekybą žmonėmis, jo sumažėjimas lemia neesterifikuoto cholesterolio kaupimąsi.

Tyrėjams sužinojus daugiau apie fosfolipidų vaidmenį ir jų svarbą, tikimasi, kad bus galima taikyti naujas terapijas ligoms, atsirandančioms dėl jų disfunkcijos, gydyti.

Dėl fosfolipidų biologinio suderinamumo jie tampa idealiais kandidatais į vaistų tiekimo sistemas. Jų amfifilinės (turinčios vandens ir nemėgstančių komponentų) konstrukcinės pagalbinės priemonės, kurios savaime montuojasi ir kuria didesnes konstrukcijas. Fosfolipidai dažnai suformuoja liposomas, galinčias pernešti vaistus. Fosfolipidai taip pat yra geri emulsikliai. Farmacijos kompanijos gali pasirinkti fosfolipidus iš kiaušinių, sojos pupelių ar dirbtinai pagamintų fosfolipidų, kad būtų lengviau pristatyti vaistus. Dirbtiniai fosfolipidai gali būti pagaminti iš glicerofosfolipidų, keičiant galvos ar uodegos grupes arba abu. Šie sintetiniai fosfolipidai yra stabilesni ir grynesni už natūralius fosfolipidus, tačiau jų kaina paprastai būna didesnė. Riebalų rūgščių kiekis natūraliuose arba sintetiniuose fosfolipiduose turės įtakos jų kapsuliavimo efektyvumui.

Fosfolipidai gali pagaminti liposomas, specialias pūsleles, kurios gali geriau atitikti ląstelių membranos struktūrą. Tada šios liposomos tarnauja kaip hidrofilinių ar lipofilinių vaistų, kontroliuojamo atpalaidavimo vaistų ir kitų agentų vaistų nešėjos. Iš fosfolipidų pagamintos liposomos dažnai naudojamos vaistams nuo vėžio, genų terapijai ir vakcinoms. Galima padaryti, kad liposomos būtų labai specifinės vaisto pristatymui, padarydamos jas panašias į ląstelės membraną, kurią reikia kirsti. Fosfolipidų kiekį liposomose galima keisti atsižvelgiant į tikslinės ligos vietą.

Dėl fosfolipidų emulsinimo savybių jie idealiai tinka intraveninėms injekcinėms emulsijoms. Šiam tikslui dažnai naudojamos kiaušinio trynio ir sojos fosfolipidų emulsijos.

Jei vaistų biologinis prieinamumas yra menkas, kartais natūralius flavonoidus galima naudoti sudarant kompleksus su fosfolipidais, kurie padeda absorbuoti vaistus. Šie kompleksai paprastai duoda stabilius vaistus, kurių veikimas ilgesnis.

Kadangi tęsiant tyrimus gaunama daugiau informacijos apie vis labiau naudingus fosfolipidus, mokslas tai padarys naudos iš žinių, kad geriau suprastų ląstelių procesus ir būtų tiksliau nukreipti Vaistai.