Fosfolipidlerin Temel İşlevleri Nelerdir?

Fosfolipitler, bakteri ve ökaryotların hücrelerinde yaygındır. Bir fosfat kafası ve bir lipit kuyruğundan oluşan moleküllerdir. Baş, suyu seven veya hidrofilik olarak kabul edilirken, kuyruk hidrofobik veya suya karşı iticidir. Fosfolipitler bu nedenle amfifilik olarak adlandırılır. Fosfolipidlerin bu ikili doğası nedeniyle, birçok tür sulu bir ortamda kendilerini iki katman halinde düzenler. Buna fosfolipid çift tabakası denir. Fosfolipid sentezi esas olarak endoplazmik retikulumda meydana gelir. Diğer biyosentez alanları arasında Golgi aygıtı ve mitokondri bulunur. Fosfolipidler, hücrelerin içinde çeşitli şekillerde işlev görür.

TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)

Fosfolipidler, hidrofilik fosfat kafaları ve hidrofobik lipid kuyrukları olan moleküllerdir. Hücresel zarları içerirler, belirli hücresel süreçleri düzenlerler ve ilaç dağıtımına yardımcı olabilecek hem dengeleyici hem de dinamik niteliklere sahiptirler.

Fosfolipitler, hücreyi korumak için hücre zarlarında bariyerler sağlar ve bu hücrelerdeki organeller için bariyerler oluştururlar. Fosfolipitler, zarlar boyunca çeşitli maddeler için yollar sağlamak için çalışır. Zar proteinleri fosfolipid çift tabakasını saplar; bunlar hücre sinyallerine yanıt verir veya hücre zarı için enzimler veya taşıma mekanizmaları olarak işlev görür. Fosfolipid çift tabakası, su, oksijen ve karbon dioksit gibi temel moleküllerin kolayca ancak çok büyük moleküller hücreye bu şekilde giremez veya giremeyebilir. herşey. Fosfolipid ve proteinlerin bu kombinasyonu ile hücrenin seçici olarak geçirgen olduğu, sadece belirli maddelerin serbestçe ve diğerlerinin daha karmaşık etkileşimler yoluyla girmesine izin verdiği söylenir.

Fosfolipidler, hücre zarlarının yapısını sağlar, bu da organelleri düzenli tutar ve daha verimli çalışmak için bölünmüş, ancak bu yapı aynı zamanda zarların esnekliğine ve akışkanlık. Bazı fosfolipidler, bir zarın negatif eğriliğini indüklerken, diğerleri, yapılarına bağlı olarak pozitif bir eğriliği indükler. Proteinler de membran eğriliğine katkıda bulunur. Fosfolipidler ayrıca, genellikle flippazlar, floppazlar ve scramblazlar gibi özel proteinler tarafından zarlar arasında yer değiştirebilir. Fosfolipitler, zarların yüzey yüküne de katkıda bulunur. Dolayısıyla fosfolipidler stabiliteye, füzyonlarına ve fisyonlarına katkıda bulunurken, aynı zamanda malzeme ve sinyallerin taşınmasına da yardımcı olurlar. Bu nedenle fosfolipidler, zarları basit çift katmanlı bariyerlerden ziyade oldukça dinamik hale getirir. Fosfolipidler çeşitli süreçlere başlangıçta düşünülenden daha fazla katkıda bulunurken, türler arasında hücresel zarların stabilizatörleri olarak kalırlar.

Daha iyi teknoloji ile bilim adamları, canlı hücrelerdeki bazı fosfolipitleri floresan problar aracılığıyla görselleştirebilirler. Fosfolipid işlevselliğini aydınlatmak için diğer yöntemler, aşırı eksprese edilmiş lipid değiştirici enzimlere sahip olan nakavt türlerin (fareler gibi) kullanılmasını içerir. Bu, fosfolipidler için daha fazla işlevin anlaşılmasına yardımcı olur.

Fosfolipidler çift katman oluşturmanın yanı sıra aktif rol alırlar. Fosfolipitler, hücrenin hayatta kalmasını sağlamak için bir kimyasal ve elektriksel süreç gradyanı sağlar. Ekzositoz, kemotaksi ve sitokinezi düzenlemek için de gereklidirler. Bazı fosfolipidler fagositozda rol oynarlar ve fagozomlar oluşturmak için parçacıkları çevrelerler. Fosfolipitler ayrıca vakuol oluşumu olan endositoza da katkıda bulunur. İşlem, zarın parçacıkların etrafına bağlanmasını, uzamasını ve son olarak kesilmesini gerektirir. Ortaya çıkan endozomlar ve fagozomlar, sırayla kendi lipid çift katmanlarına sahiptir.

Fosfolipitler, büyüme, sinaptik iletim ve bağışıklık gözetimi ile ilgili hücresel süreçleri düzenler.

Fosfolipidlerin bir başka işlevi, dolaşımdaki lipoproteinleri bir araya getirmektir. Bu proteinler, kandaki lipofilik trigliseritlerin ve kolesterollerin taşınmasında temel rolü oynarlar.

Fosfolipidler ayrıca, yağ-madde emilimi için miseller yapmak üzere safra kesesinde kolesteroller ve safra asidi ile karıştırıldıklarında olduğu gibi, vücutta emülgatörler olarak da çalışırlar. Fosfolipidler ayrıca eklemler, alveoller ve vücudun düzgün hareket gerektiren diğer kısımları gibi şeyler için yüzeylerin ıslatılması rolünü oynar.

Ökaryotlardaki fosfolipidler mitokondri, endozomlar ve endoplazmik retikulumda (ER) yapılır. Çoğu fosfolipid endoplazmik retikulumda yapılır. ER'de fosfolipidler, ER ile diğer organeller arasında veziküler olmayan lipid taşınmasında kullanılır. Mitokondride fosfolipidler, hücresel homeostaz ve mitokondriyal fonksiyon için sayısız rol oynar.

Çift katman oluşturmayan fosfolipitler, membran füzyonuna ve bükülmesine yardımcı olur.

Ökaryotlarda en yaygın fosfolipidler, bir gliserol omurgasına sahip olan gliserofosfolipidlerdir. Bir baş grubu, hidrofobik yan zincirleri ve alifatik zincirleri vardır. Bu fosfolipidlerin baş grubu, çeşitli fosfolipid çeşitlerine yol açan kimyasal yapıda değişiklik gösterebilir. Bu fosfolipidlerin yapıları, silindir şeklinden koni şekline ve ters koni şekline kadar değişir ve bu nedenle işlevleri farklıdır. Endositoza yardımcı olmak için kolesterol ve sfingolipidlerle birlikte çalışırlar, lipoproteinleri oluştururlar, yüzey aktif maddeler olarak kullanılırlar ve hücresel zarların ana bileşenleridirler.

Fosfatidat olarak da adlandırılan fosfatidik asit (PA), hücrelerde yalnızca küçük bir fosfolipit yüzdesi içerir. En temel fosfolipiddir ve diğer gliserofosfolipidlerin öncüsü olarak hizmet eder. Konik bir şekle sahiptir ve zarların kıvrılmasına neden olabilir. PA, mitokondriyal füzyonu ve fisyonu destekler ve lipid metabolizması için gereklidir. Kemotaksi ile ilişkili Rac proteinine bağlanır. Anyonik yapısından dolayı diğer birçok proteinle etkileşime girdiği düşünülmektedir.

Fosfatidilkolin (PC), toplam lipidlerin yüzde 55'ini oluşturan, en bol miktarda bulunan fosfolipiddir. PC, zwitterion olarak bilinen bir iyondur, silindir şeklindedir ve çift katman oluşturmasıyla bilinir. PC, çok önemli bir nörotransmitter olan asetilkolin üretimi için bir bileşen substratı olarak hizmet eder. PC, sfingomyelinler gibi diğer lipidlere dönüştürülebilir. PC ayrıca akciğerlerde sürfaktan görevi görür ve safranın bir bileşenidir. Genel rolü membran stabilizasyonudur.

Fosfatidiletanolamin (PE) de oldukça boldur ancak biraz koniktir ve çift katman oluşturma eğiliminde değildir. Fosfolipidlerin yüzde 25'ini oluşturur. Mitokondrinin iç zarında bol miktarda bulunur ve mitokondri tarafından yapılabilir. PE, PC'ye kıyasla nispeten daha küçük bir kafa grubuna sahiptir. PE, makrootofaji ile bilinir ve membran füzyonuna yardımcı olur.

Kardiyolipin (CL), koni şeklinde bir fosfolipid dimerdir ve CL yapan tek organel olan mitokondride bulunan iki tabakalı olmayan başlıca fosfolipiddir. Kardiyolipin öncelikle iç mitokondriyal zarda bulunur ve mitokondrideki protein aktivitesini etkiler. Bu yağ asidi bakımından zengin fosfolipid, mitokondriyal solunum zinciri komplekslerinin işlevselliği için gereklidir. CL, önemli miktarda kalp dokusunu oluşturur ve yüksek enerji gerektiren hücre ve dokularda bulunur. CL, protonları ATP sentaz adı verilen bir enzime çekmeye çalışır. CL ayrıca apoptoz yoluyla hücre ölümünün sinyallenmesine de yardımcı olur.

Fosfatidilinositol (PI), hücrelerde bulunan fosfolipidlerin yüzde 15'ini oluşturur. PI çok sayıda organelde bulunur ve baş grubu geri dönüşümlü değişikliklere uğrayabilir. PI, sinir sisteminde mesaj iletiminin yanı sıra membran kaçakçılığı ve protein hedeflemeye yardımcı olan bir öncü olarak çalışır.

Fosfatidilserin (PS), hücrelerdeki fosfolipidlerin yüzde 10'unu oluşturur. PS, hücrelerin içinde ve dışında sinyal vermede önemli bir rol oynar. PS, sinir hücrelerinin çalışmasına yardımcı olur ve sinir uyarı iletimini düzenler. Apoptozda PS özellikleri (spontan hücre ölümü). PS ayrıca trombosit zarlarını içerir ve bu nedenle pıhtılaşmada rol oynar.

Fosfatidilgliserol (PG), birçok hücrede bulunan ve potansiyel olarak kolesterol taşınması için gerekli olan bis (monoasilglisero) fosfat veya BMP için bir öncüdür. BMP, esas olarak, fosfolipitlerin kabaca yüzde 1'ini oluşturduğu memeli hücrelerinde bulunur. BMP öncelikle multiveziküler gövdelerde yapılır ve içe doğru membran tomurcuklanmasını indüklediği düşünülür.

Sfingomyelin (SM), başka bir fosfolipid şeklidir. SM'ler, hayvan hücre zarlarının oluşumu için önemlidir. Gliserofosfolipidlerin omurgası gliserol iken, sfingomiyelinlerin omurgası sfingozindir. SM fosfolipidlerinin çift katmanları kolesterole farklı tepki verir ve daha fazla sıkıştırılır ancak suya karşı geçirgenliği azalır. SM, lipid salları, zarların sınıflandırılması, sinyal iletimi ve proteinlerin taşınması için önemli olan zarlardaki kararlı nano alanları içerir.

Fosfolipid disfonksiyonu, Charcot-Marie-Tooth periferik nöropatisi, Scott sendromu ve çeşitli tümörlerle ilişkili anormal lipid katabolizması gibi bir dizi bozukluğa yol açar.

Gen mutasyonlarının neden olduğu genetik bozukluklar, fosfolipid biyosentezinde ve metabolizmasında işlev bozukluklarına yol açabilir. Bunlar, mitokondri ile ilgili bozukluklarda oldukça belirgindir.

Mitokondride etkin bir lipid ağ yapısına ihtiyaç vardır. Fosfolipidler kardiyolipin, fosfatidik asit, fosfatidilgliserol ve fosfatidiletanolamin mitokondri zarının korunmasında çok önemli bir rol oynar. Bu süreçleri etkileyen genlerin mutasyonları bazen genetik hastalıklara yol açar.

Mitokondriyal X'e bağlı hastalık Barth sendromunda (BTHS), koşullar arasında iskelet kaslarının zayıflığı, azalmış büyüme, yorgunluk, motor gecikme, kardiyomiyopati, nötropeni ve 3-metilglutakonik asidüri, potansiyel olarak ölümcül hastalık. Bu hastalar, azalmış fosfolipid CL miktarlarına sahip kusurlu mitokondri sergilerler.

Ataksili dilate kardiyomiyopati (DCMA), erken başlangıçlı dilate kardiyomiyopati, ataksi ilerleyici olmayan (ancak motor gecikmelere neden olan), büyüme geriliği ve diğer koşullar. Bu hastalık, CL yeniden şekillenmesi ve mitokondriyal protein biyogenezinin düzenlenmesine yardımcı olan bir genle ilgili işlevsel sorunlardan kaynaklanır.

MEGDEL sendromu, ensefalopati, belirli bir sağırlık, motor ve gelişimsel gecikmeler ve diğer durumlarla birlikte otozomal resesif bir bozukluk olarak ortaya çıkar. Etkilenen gende, CL'nin öncü fosfolipidi PG, değiştirilmiş bir asil zincirine sahiptir ve bu da CL'yi değiştirir. Ek olarak, gen kusurları fosfolipid BMP düzeylerini azaltır. BMP, kolesterol regülasyonunu ve ticaretini düzenlediğinden, indirgenmesi esterleşmemiş kolesterolün birikmesine yol açar.

Araştırmacılar fosfolipidlerin rolleri ve önemleri hakkında daha fazla şey öğrendikçe, işlev bozukluklarından kaynaklanan hastalıkları tedavi etmek için yeni tedavilerin yapılabileceği umulmaktadır.

Fosfolipidlerin biyouyumluluğu onları ilaç dağıtım sistemleri için ideal adaylar yapar. Amfifilik (hem suyu seven hem de sudan nefret eden bileşenleri içeren) yapıları, kendi kendine montaj ve daha büyük yapılar oluşturmaya yardımcı olur. Fosfolipitler genellikle ilaç taşıyabilen lipozomlar oluşturur. Fosfolipidler ayrıca iyi emülgatörler olarak hizmet eder. İlaç şirketleri, ilaç dağıtımına yardımcı olmak için yumurta, soya fasulyesi veya yapay olarak oluşturulmuş fosfolipidlerden fosfolipitleri seçebilir. Yapay fosfolipitler, baş veya kuyruk grupları veya her ikisi değiştirilerek gliserofosfolipitlerden yapılabilir. Bu sentetik fosfolipidler, doğal fosfolipidlerden daha kararlı ve daha saftır, ancak maliyetleri daha yüksek olma eğilimindedir. Doğal veya sentetik fosfolipidlerdeki yağ asitlerinin miktarı, bunların kapsülleme etkinliğini etkileyecektir.

Fosfolipitler, hücre zarı yapısına daha iyi uyum sağlayabilen lipozomlar, özel kesecikler yapabilir. Bu lipozomlar daha sonra ya hidrofilik ya da lipofilik ilaçlar, kontrollü salımlı ilaçlar ve diğer ajanlar için ilaç taşıyıcıları olarak hizmet eder. Fosfolipidlerden yapılan lipozomlar genellikle kanser ilaçlarında, gen tedavisinde ve aşılarda kullanılır. Lipozomlar, geçmeleri gereken hücre zarına benzer hale getirilerek, ilaç dağıtımı için oldukça spesifik hale getirilebilir. Lipozomların fosfolipid içeriği, hedeflenen hastalığın yerine göre değiştirilebilir.

Fosfolipidlerin emülsifiye edici özellikleri, onları intravenöz enjeksiyon emülsiyonları için ideal kılar. Yumurta sarısı ve soya fasulyesi fosfolipid emülsiyonları genellikle bu amaç için kullanılır.

İlaçların biyoyararlanımı zayıfsa, bazen doğal flavonoidler, ilaç emilimine yardımcı olarak fosfolipidlerle kompleksler oluşturmak için kullanılabilir. Bu kompleksler, daha uzun etkili stabil ilaçlar verme eğilimindedir.

Devam eden araştırmalar, giderek daha yararlı olan fosfolipidler hakkında daha fazla bilgi sağladıkça, bilim hücresel süreçleri daha iyi anlamak ve daha yüksek hedefli hale getirmek için bilgiden yararlanın ilaçlar.