หน้าที่หลักของฟอสโฟลิปิดคืออะไร?

ฟอสโฟลิปิดเป็นที่แพร่หลายในเซลล์ของแบคทีเรียและยูคาริโอต พวกมันคือโมเลกุลที่ทำจากหัวฟอสเฟตและหางลิปิด ศีรษะเป็นสัตว์ที่ชอบน้ำหรือชอบน้ำ ส่วนหางไม่ชอบน้ำหรือขับไล่น้ำ ฟอสโฟลิปิดจึงถูกเรียกว่าแอมฟิฟิลิก เนื่องจากฟอสโฟลิปิดมีลักษณะสองประการนี้ หลายชนิดจึงจัดเรียงตัวเองเป็นสองชั้นในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำ สิ่งนี้เรียกว่าฟอสโฟลิปิดไบเลเยอร์ การสังเคราะห์ฟอสโฟไลปิดเกิดขึ้นเป็นหลักในเอนโดพลาสมิกเรติเคิล ด้านอื่นๆ ของการสังเคราะห์ทางชีวภาพ ได้แก่ เครื่องมือ Golgi และไมโตคอนเดรีย ฟอสโฟลิปิดทำงานในรูปแบบต่างๆ ภายในเซลล์

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ฟอสโฟลิปิดเป็นโมเลกุลที่มีหัวฟอสเฟตที่ชอบน้ำและหางของไขมันที่ไม่ชอบน้ำ พวกมันประกอบรวมด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ ควบคุมกระบวนการของเซลล์บางอย่าง และมีคุณสมบัติทั้งในการคงตัวและไดนามิกที่สามารถช่วยในการนำส่งยา

ฟอสโฟลิปิดเป็นตัวกั้นในเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อปกป้องเซลล์ และสร้างเกราะป้องกันออร์แกเนลล์ภายในเซลล์เหล่านั้น ฟอสโฟลิปิดทำงานเพื่อให้ทางเดินของสารต่างๆ ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ โปรตีนจากเมมเบรนจะจับกับฟอสโฟลิปิด bilayer; สิ่งเหล่านี้ตอบสนองต่อสัญญาณของเซลล์หรือทำหน้าที่เป็นเอนไซม์หรือกลไกการขนส่งสำหรับเยื่อหุ้มเซลล์ ฟอสโฟลิปิดไบเลเยอร์ช่วยให้โมเลกุลที่จำเป็น เช่น น้ำ ออกซิเจน และคาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่ ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์แต่โมเลกุลขนาดใหญ่มากไม่สามารถเข้าสู่เซลล์ในลักษณะนี้หรืออาจไม่สามารถที่ ทั้งหมด. ด้วยการผสมผสานของฟอสโฟลิปิดและโปรตีนนี้ กล่าวกันว่าเซลล์สามารถซึมผ่านได้อย่างเฉพาะเจาะจง โดยยอมให้สารบางชนิดอยู่ในอย่างอิสระและอื่น ๆ ผ่านปฏิกิริยาที่ซับซ้อนมากขึ้น

ฟอสโฟลิปิดสร้างโครงสร้างให้กับเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งจะทำให้ออร์แกเนลล์มีระเบียบและ แบ่งให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่โครงสร้างนี้ยังช่วยในเรื่องความยืดหยุ่นของเยื่อหุ้มและ ความลื่นไหล ฟอสโฟลิปิดบางชนิดจะทำให้เกิดความโค้งเชิงลบของเมมเบรน ในขณะที่บางชนิดทำให้เกิดความโค้งในทางบวก ขึ้นอยู่กับการแต่งหน้า โปรตีนยังมีส่วนทำให้เกิดความโค้งของเมมเบรน ฟอสโฟลิปิดยังสามารถเคลื่อนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ บ่อยครั้งโดยโปรตีนพิเศษ เช่น ฟลิปปาส ฟลอปเปส และสแครมเบลส ฟอสโฟลิปิดมีส่วนทำให้เกิดประจุที่ผิวของเมมเบรนเช่นกัน ดังนั้นในขณะที่ฟอสโฟลิปิดมีส่วนช่วยในความเสถียร การหลอมรวมและการแตกตัวของฟอสโฟลิปิด พวกมันยังช่วยในการขนส่งวัสดุและสัญญาณอีกด้วย ฟอสโฟลิปิดจึงทำให้เมมเบรนมีไดนามิกสูง แทนที่จะเป็นสิ่งกีดขวางแบบสองชั้น และในขณะที่ฟอสโฟลิปิดมีส่วนช่วยในกระบวนการต่าง ๆ มากกว่าที่คิดไว้ พวกมันยังคงรักษาเสถียรภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ในสปีชีส์ต่างๆ

ด้วยเทคโนโลยีที่ดีกว่า นักวิทยาศาสตร์สามารถเห็นภาพฟอสโฟลิปิดบางตัวภายในเซลล์ที่มีชีวิตได้โดยใช้โพรบเรืองแสง วิธีอื่นๆ ในการอธิบายการทำงานของฟอสโฟลิปิดรวมถึงการใช้สปีชีส์ที่น่าพิศวง (เช่น หนู) ที่มีเอ็นไซม์แก้ไขไขมันที่แสดงออกมากเกินไป ซึ่งจะช่วยให้เข้าใจหน้าที่ของฟอสโฟลิปิดมากขึ้น

ฟอสโฟลิปิดมีบทบาทอย่างแข็งขันนอกเหนือจากการสร้าง bilayers ฟอสโฟลิปิดรักษาระดับของกระบวนการทางเคมีและไฟฟ้าเพื่อให้แน่ใจว่าเซลล์อยู่รอด พวกเขายังจำเป็นในการควบคุม exocytosis, chemotaxis และ cytokinesis ฟอสโฟลิปิดบางชนิดมีบทบาทในการสลายฟาโกไซโตซิส โดยทำงานเพื่อล้อมรอบอนุภาคเพื่อสร้างฟาโกโซม ฟอสโฟลิปิดยังมีส่วนทำให้เกิด endocytosis ซึ่งเป็นการสร้างแวคิวโอล กระบวนการนี้ทำให้เกิดการยึดเกาะของเมมเบรนรอบๆ อนุภาค การยืดออก และการผ่าออกในที่สุด เอนโดโซมและฟาโกโซมที่เป็นผลลัพธ์จะมีลิปิดไบเลเยอร์ของตัวเอง

ฟอสโฟลิปิดควบคุมกระบวนการของเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโต การถ่ายทอดทาง synaptic และการเฝ้าระวังภูมิคุ้มกัน

หน้าที่อื่นของฟอสโฟลิปิดคือการประกอบไลโปโปรตีนหมุนเวียน โปรตีนเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการขนส่งไตรกลีเซอไรด์และคอเลสเตอรอลในเลือด

ฟอสโฟลิปิดยังทำหน้าที่เป็นอิมัลซิไฟเออร์ในร่างกาย เช่น เมื่อผสมกับโคเลสเตอรอลและกรดน้ำดีในถุงน้ำดีเพื่อสร้างไมเซลล์สำหรับการดูดซึมไขมันและไขมัน ฟอสโฟลิปิดยังมีบทบาทในการทำให้พื้นผิวเปียกสำหรับสิ่งต่างๆ เช่น ข้อต่อ ถุงลม และส่วนอื่นๆ ของร่างกายที่ต้องการการเคลื่อนไหวที่ราบรื่น

ฟอสโฟลิปิดในยูคาริโอตถูกสร้างขึ้นในไมโทคอนเดรีย เอนโดโซม และเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER) ฟอสโฟลิปิดส่วนใหญ่สร้างขึ้นในเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม ใน ER ฟอสโฟลิปิดถูกใช้ในการขนส่งไขมันแบบ nonvesicular ระหว่าง ER และออร์แกเนลล์อื่นๆ ในไมโตคอนเดรีย ฟอสโฟลิปิดมีบทบาทมากมายสำหรับสภาวะสมดุลของเซลล์และการทำงานของไมโตคอนเดรีย

ฟอสโฟลิปิดที่ไม่ก่อตัวเป็นไบเลเยอร์ช่วยในการหลอมรวมและการดัดของเมมเบรน

ฟอสโฟลิปิดที่แพร่หลายมากที่สุดในยูคาริโอตคือกลีเซอโรฟอสโฟลิปิดซึ่งมีกระดูกสันหลังของกลีเซอรอล พวกเขามีกลุ่มหัว, โซ่ด้านข้างไม่ชอบน้ำและโซ่อะลิฟาติก หัวหน้ากลุ่มของฟอสโฟลิปิดเหล่านี้อาจแตกต่างกันในการแต่งหน้าทางเคมี นำไปสู่ความหลากหลายของฟอสโฟลิปิด โครงสร้างของฟอสโฟลิปิดเหล่านี้มีตั้งแต่รูปทรงกระบอกไปจนถึงรูปกรวยจนถึงรูปกรวยผกผัน และด้วยเหตุนี้ฟังก์ชันของฟอสโฟลิปิดจึงแตกต่างกัน พวกเขาทำงานร่วมกับคอเลสเตอรอลและสฟิงโกลิปิดเพื่อช่วยในการเอนโดไซโทซิส พวกมันประกอบเป็นไลโปโปรตีน ใช้เป็นสารลดแรงตึงผิวและเป็นส่วนประกอบหลักของเยื่อหุ้มเซลล์

กรดฟอสฟาติดิก (PA) หรือที่เรียกว่าฟอสฟาทิเดตประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดในเซลล์เพียงเล็กน้อย เป็นฟอสโฟลิปิดพื้นฐานที่สุดและทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นของกลีเซอโรฟอสโฟลิปิดอื่น ๆ มีรูปทรงกรวยและอาจส่งผลให้เกิดการโค้งงอของเยื่อบาง ๆ PA ส่งเสริมการรวมตัวของไมโตคอนเดรียและฟิชชัน และจำเป็นสำหรับการเผาผลาญไขมัน มันจับกับโปรตีน Rac ที่เกี่ยวข้องกับเคมีบำบัด นอกจากนี้ยังคิดว่าจะมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนอื่น ๆ อีกมากมายเนื่องจากมีลักษณะเป็นประจุลบ

ฟอสฟาติดิลโคลีน (PC) เป็นฟอสโฟลิปิดที่มีปริมาณมากที่สุด โดยคิดเป็นร้อยละ 55 ของไขมันทั้งหมด PC เป็นไอออนที่เรียกว่า zwitterion มีรูปทรงกระบอกและเป็นที่รู้จักสำหรับการสร้าง bilayers พีซีทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นของส่วนประกอบสำหรับการสร้างอะเซทิลโคลีน ซึ่งเป็นสารสื่อประสาทที่สำคัญ พีซีสามารถเปลี่ยนเป็นไขมันอื่น ๆ เช่น sphingomyelins พีซียังทำหน้าที่เป็นสารลดแรงตึงผิวในปอดและเป็นส่วนประกอบของน้ำดี บทบาททั่วไปของมันคือการรักษาเสถียรภาพของเมมเบรน

ฟอสฟาติดิลเอทาลามีน (PE) ก็มีมากเช่นกัน แต่มีรูปทรงกรวยค่อนข้างและไม่มีแนวโน้มที่จะก่อตัวเป็นชั้นสองชั้น ประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดมากถึง 25 เปอร์เซ็นต์ มีมากมายในเยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรีย และไมโตคอนเดรียสามารถสร้างได้ PE มีหัวหน้ากลุ่มที่ค่อนข้างเล็กเมื่อเทียบกับพีซี PE เป็นที่รู้จักสำหรับ macroautophagy และช่วยในการหลอมรวมเมมเบรน

Cardiolipin (CL) เป็นฟอสโฟลิปิดไดเมอร์รูปกรวยและเป็นฟอสโฟลิปิดหลักที่ไม่ใช่ไบเลเยอร์ที่พบในไมโตคอนเดรีย ซึ่งเป็นออร์แกเนลล์เพียงชนิดเดียวที่สร้าง CL Cardiolipin ส่วนใหญ่พบที่เยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรียและส่งผลต่อการทำงานของโปรตีนในไมโตคอนเดรีย ฟอสโฟลิปิดที่อุดมด้วยกรดไขมันนี้จำเป็นสำหรับการทำงานของคอมเพล็กซ์ระบบทางเดินหายใจของไมโตคอนเดรีย CL ประกอบขึ้นเป็นเนื้อเยื่อหัวใจจำนวนมาก และพบได้ในเซลล์และเนื้อเยื่อที่ต้องการพลังงานสูง CL ทำงานเพื่อดึงดูดโปรตอนไปยังเอนไซม์ที่เรียกว่า ATP synthase CL ยังช่วยในการส่งสัญญาณการตายของเซลล์โดยการตายของเซลล์

ฟอสฟาติดิลลิโนซิทอล (PI) คิดเป็น 15 เปอร์เซ็นต์ของฟอสโฟลิปิดที่พบในเซลล์ PI พบได้ในออร์แกเนลล์จำนวนมาก และกลุ่มส่วนหัวสามารถเปลี่ยนแปลงได้ PI ทำงานเป็นสารตั้งต้นที่ช่วยในการส่งข้อความในระบบประสาท เช่นเดียวกับการค้าขายเมมเบรนและการกำหนดเป้าหมายโปรตีน

ฟอสฟาติดิลซีรีน (PS) ประกอบด้วยฟอสโฟลิปิดถึง 10 เปอร์เซ็นต์ในเซลล์ PS มีบทบาทสำคัญในการส่งสัญญาณภายในและภายนอกเซลล์ PS ช่วยให้เซลล์ประสาททำงานและควบคุมการนำกระแสประสาท คุณสมบัติ PS ในการตายของเซลล์ (การตายของเซลล์ที่เกิดขึ้นเอง) PS ยังประกอบด้วยเยื่อหุ้มเกล็ดเลือดดังนั้นจึงมีบทบาทในการจับตัวเป็นลิ่ม

Phosphatidylglycerol (PG) เป็นสารตั้งต้นสำหรับ bis (monoacylglycero) ฟอสเฟตหรือ BMP ซึ่งมีอยู่ในเซลล์จำนวนมากและอาจจำเป็นสำหรับการขนส่งคอเลสเตอรอล BMP พบได้มากในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ซึ่งคิดเป็น 1 เปอร์เซ็นต์ของฟอสโฟลิปิด BMP สร้างขึ้นโดยหลักในโครงสร้างหลายถุงและคิดว่าจะกระตุ้นให้เกิดการแตกตัวของเยื่อหุ้มชั้นใน

Sphingomyelin (SM) เป็นอีกรูปแบบหนึ่งของฟอสโฟลิปิด SMs มีความสำคัญต่อการสร้างเยื่อหุ้มเซลล์ของสัตว์ ในขณะที่กระดูกสันหลังของกลีเซอโรฟอสโฟลิปิดคือกลีเซอรอล กระดูกสันหลังของสฟิงโกไมลินคือสฟิงโกซีน Bilayers ของ SM ฟอสโฟลิปิดทำปฏิกิริยากับโคเลสเตอรอลต่างกัน และถูกบีบอัดมากกว่าเดิมแต่ลดการซึมผ่านของน้ำได้ SM ประกอบด้วยแพลิพิด นาโนโดเมนที่เสถียรในเมมเบรนที่มีความสำคัญต่อการคัดแยกเมมเบรน การถ่ายโอนสัญญาณ และการขนส่งโปรตีน

ความผิดปกติของฟอสโฟไลปิดทำให้เกิดความผิดปกติหลายอย่าง เช่น โรคเส้นประสาทส่วนปลาย Charcot-Marie-Tooth โรคสกอตต์ และการเผาผลาญไขมันผิดปกติ ซึ่งสัมพันธ์กับเนื้องอกหลายชนิด

ความผิดปกติทางพันธุกรรมที่เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีนสามารถนำไปสู่ความผิดปกติในการสังเคราะห์และเมตาบอลิซึมของฟอสโฟลิปิด สิ่งเหล่านี้พิสูจน์ได้ค่อนข้างชัดเจนในความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับไมโตคอนเดรีย

จำเป็นต้องมีเครือข่ายไขมันที่มีประสิทธิภาพในไมโตคอนเดรีย ฟอสโฟลิปิด คาร์ดิโอลิพิน กรดฟอสฟาติดิก ฟอสฟาติดิลกลีเซอรอล และฟอสฟาติดิลเอทาลามีน ล้วนมีบทบาทสำคัญในการรักษาเยื่อหุ้มของไมโตคอนเดรีย การกลายพันธุ์ของยีนที่ส่งผลต่อกระบวนการเหล่านี้บางครั้งนำไปสู่โรคทางพันธุกรรม

ใน mitochondrial X-linked disease Barth syndrome (BTHS) ภาวะต่างๆ ได้แก่ ความอ่อนแอของกล้ามเนื้อโครงร่าง ลดลง การเจริญเติบโต ความเหนื่อยล้า การเคลื่อนไหวของร่างกาย กล้ามเนื้อหัวใจขาดเลือด ภาวะนิวโทรพีเนีย และ 3-เมทิลกลูตาโคนิก แอซิดูเรีย ซึ่งอาจทำให้เสียชีวิตได้ โรค. ผู้ป่วยเหล่านี้แสดงไมโทคอนเดรียที่มีข้อบกพร่องซึ่งมีปริมาณฟอสโฟไลปิด CL ลดลง

คาร์ดิโอไมโอแพทีแบบพองที่มี ataxia (DCMA) ปรากฏด้วยอาการคาร์ดิโอไมโอแพทีที่ขยายตัวแต่เนิ่นๆ, ataxia ของ ซีรีบรัมที่ไม่ก้าวหน้า (แต่ส่งผลให้มอเตอร์ล่าช้า) การเจริญเติบโตล้มเหลว และสภาวะอื่นๆ โรคนี้เป็นผลมาจากปัญหาการทำงานกับยีนที่ช่วยในการควบคุมการเปลี่ยนแปลงของ CL และการสร้างโปรตีนไมโตคอนเดรีย

กลุ่มอาการ MEGDEL นำเสนอเป็นความผิดปกติของ autosomal recessive ที่มี encephalopathy รูปแบบหนึ่งของอาการหูหนวก มอเตอร์และพัฒนาการล่าช้า และเงื่อนไขอื่นๆ ในยีนที่ได้รับผลกระทบ สารตั้งต้นของ CL ฟอสโฟลิปิด หรือ PG มีสายอะซิลที่เปลี่ยนแปลง ซึ่งจะทำให้ CL เปลี่ยนไป นอกจากนี้ ข้อบกพร่องของยีนยังลดระดับของฟอสโฟลิปิด BMP เนื่องจาก BMP ควบคุมการควบคุมคอเลสเตอรอลและการค้ามนุษย์ การลดระดับ BMP จึงนำไปสู่การสะสมคอเลสเตอรอลที่ไม่ผ่านการฆ่าเชื้อ

ในขณะที่นักวิจัยได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับบทบาทของฟอสโฟลิปิดและความสำคัญของมัน หวังว่าจะมีการบำบัดแบบใหม่เพื่อรักษาโรคที่เกิดจากความผิดปกติ

ความเข้ากันได้ทางชีวภาพของฟอสโฟลิปิดทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับระบบการนำส่งยา การสร้างสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ (ที่มีทั้งส่วนประกอบที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ) ช่วยในการประกอบตัวเองและสร้างโครงสร้างที่ใหญ่ขึ้น ฟอสโฟลิปิดมักก่อตัวเป็นไลโปโซมที่สามารถขนส่งยาได้ ฟอสโฟลิปิดยังทำหน้าที่เป็นอิมัลซิไฟเออร์ที่ดี บริษัทยาสามารถเลือกฟอสโฟลิปิดจากไข่ ถั่วเหลือง หรือฟอสโฟลิปิดที่สร้างขึ้นมาเพื่อช่วยในการส่งยา ฟอสโฟลิปิดเทียมสามารถทำจากกลีเซอโรฟอสโฟลิปิดโดยการเปลี่ยนกลุ่มหัวหรือหางหรือทั้งสองอย่าง ฟอสโฟลิปิดสังเคราะห์เหล่านี้มีความเสถียรและบริสุทธิ์มากกว่าฟอสโฟลิปิดตามธรรมชาติ แต่ราคามีแนวโน้มที่จะสูงขึ้น ปริมาณกรดไขมันในฟอสโฟลิปิดตามธรรมชาติหรือสังเคราะห์จะส่งผลต่อประสิทธิภาพการห่อหุ้ม

ฟอสโฟลิปิดสามารถสร้างไลโปโซม ซึ่งเป็นถุงพิเศษที่เข้ากับโครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์ได้ดียิ่งขึ้น จากนั้นไลโปโซมเหล่านี้จะทำหน้าที่เป็นพาหะของยาสำหรับยาที่ชอบน้ำหรือยาที่ชอบน้ำ ยาควบคุมการปลดปล่อย และสารอื่นๆ ไลโปโซมที่ทำจากฟอสโฟลิปิดมักใช้ในยารักษาโรคมะเร็ง ยีนบำบัด และวัคซีน ไลโปโซมสามารถสร้างให้มีความเฉพาะเจาะจงสูงสำหรับการนำส่งยา โดยทำให้คล้ายกับเยื่อหุ้มเซลล์ที่ต้องการข้าม ปริมาณฟอสโฟไลปิดของไลโปโซมสามารถเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโรคเป้าหมาย

คุณสมบัติของอิมัลชันของฟอสโฟลิปิดทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับอิมัลชันฉีดเข้าเส้นเลือดดำ มักใช้ไข่แดงและอิมัลชันฟอสโฟลิปิดจากถั่วเหลืองเพื่อจุดประสงค์นี้

หากยามีการดูดซึมได้ไม่ดี บางครั้งอาจใช้ฟลาโวนอยด์จากธรรมชาติเพื่อสร้างสารเชิงซ้อนที่มีฟอสโฟลิปิด ซึ่งช่วยให้ยาดูดซึมได้ คอมเพล็กซ์เหล่านี้มีแนวโน้มที่จะให้ยาที่เสถียรและออกฤทธิ์นานขึ้น

ในขณะที่การวิจัยอย่างต่อเนื่องให้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับฟอสโฟลิปิดที่มีประโยชน์มากขึ้น วิทยาศาสตร์จะ ได้รับประโยชน์จากความรู้เพื่อทำความเข้าใจกระบวนการของเซลล์ให้ดีขึ้นและเพื่อให้ตรงเป้าหมายมากขึ้น ยา.