фосфолипид
фосфолипиды [1] — класс липидов , молекула которых имеет гидрофильную «головку», содержащую фосфатную группу, и два гидрофобных «хвоста», происходящих из жирных кислот , соединенных спиртовым остатком (обычно молекулой глицерина ). Морские фосфолипиды обычно содержат жирные кислоты омега-3 ЭПК и ДГК, интегрированные как часть молекулы фосфолипида. [2] Фосфатная группа может быть модифицирована простыми органическими молекулами, такими как холин , этаноламин или серин . [ нужна ссылка ]
Фосфолипиды являются ключевым компонентом всех клеточных мембран . Они могут образовывать липидные бислои из-за своей амфифильной характеристики. У эукариот клеточные мембраны также содержат другой класс липидов, стерины , вкрапленные среди фосфолипидов. Комбинация обеспечивает текучесть в двух измерениях в сочетании с механической прочностью на разрыв. Очищенные фосфолипиды производятся в промышленных масштабах и нашли применение в нанотехнологиях и материаловедении . [3]
Первым фосфолипидом, обнаруженным в 1847 году в биологических тканях, был лецитин , или фосфатидилхолин , в курином яичном желтке французским химиком и фармацевтом Теодором Николя Гобли .
Фосфолипиды в биологических мембранах
[ редактировать ]Договоренность
[ редактировать ]Фосфолипиды амфифильны . Гидрофильный конец обычно содержит отрицательно заряженную фосфатную группу, а гидрофобный конец обычно состоит из двух «хвостов», представляющих собой длинные остатки жирных кислот . [4]
В водных растворах фосфолипиды управляются гидрофобными взаимодействиями , которые приводят к агрегации хвостов жирных кислот, чтобы минимизировать взаимодействия с молекулами воды. В результате часто образуется фосфолипидный бислой : мембрана, состоящая из двух слоев противоположно ориентированных молекул фосфолипидов, головки которых обращены к жидкости с обеих сторон, а хвосты направлены внутрь мембраны. Это доминирующий структурный мотив мембран всех клеток и некоторых других биологических структур, таких как везикулы или вирусные оболочки. [ нужна ссылка ]
В биологических мембранах фосфолипиды часто встречаются с другими молекулами (например, белками , гликолипидами , стеролами ) в бислое, таком как клеточная мембрана . [5] Липидные бислои возникают, когда гидрофобные хвосты выстраиваются друг против друга, образуя мембрану из гидрофильных головок с обеих сторон, обращенных к воде. [6]
Динамика
[ редактировать ]Эти специфические свойства позволяют фосфолипидам играть важную роль в клеточной мембране. Их движение можно описать с помощью модели жидкостной мозаики , которая описывает мембрану как мозаику липидных молекул, которые действуют как растворитель для всех веществ и белков внутри нее, поэтому белки и липидные молекулы затем могут свободно диффундировать в поперечном направлении через липидный матрикс. и мигрируют через мембрану. Стеролы способствуют текучести мембран, препятствуя упаковке фосфолипидов. Однако теперь эта модель была заменена, поскольку благодаря изучению полиморфизма липидов теперь известно, что поведение липидов в физиологических (и других) условиях непросто. [ нужна ссылка ]
Основные фосфолипиды
[ редактировать ]Диацилглицеридные структуры
[ редактировать ]- См.: Глицерофосфолипид.
- Фосфатидовая кислота (фосфатидат) (PA)
- Фосфатидилэтаноламин (кефалин) (ПЭ)
- Фосфатидилхолин (лецитин) (ПК)
- Фосфатидилсерин (PS)
- Фосфоинозитиды:
- Фосфатидилинозит (PI)
- Фосфатидилинозитолфосфат (PIP)
- Фосфатидилинозитолбисфосфат (PIP2) и
- Фосфатидилинозиттрифосфат (PIP3)
Фосфосфинголипиды
[ редактировать ]- См. Сфинголипид.
- Церамид фосфорилхолин ( сфингомиелин ) (SPH)
- Церамид фосфорилэтаноламин ( сфингомиелин ) (Cer-PE)
- Керамид фосфориллипид
Приложения
[ редактировать ]Фосфолипиды широко использовались для приготовления липосомальных, этосомальных и других наноформ препаратов для местного, перорального и парентерального применения по разным причинам, таким как улучшенная биодоступность, снижение токсичности и повышенная проницаемость через мембраны. Липосомы [7] часто состоят из фосфолипидов, обогащенных фосфатидилхолином , а также могут содержать смешанные фосфолипидные цепи, обладающие свойствами поверхностно-активного вещества . Этосомальная форма кетоконазола с использованием фосфолипидов является многообещающим вариантом трансдермальной доставки при грибковых инфекциях. [8] Достижения в исследованиях фосфолипидов привели к изучению этих биомолекул и их конформаций с помощью липидомики. [9] . [ нужна ссылка ]
Симуляторы
[ редактировать ]Компьютерное моделирование фосфолипидов часто выполняется с использованием молекулярной динамики с силовыми полями, такими как GROMOS , CHARMM или AMBER . [ нужна ссылка ]
Характеристика
[ редактировать ]Фосфолипиды оптически обладают сильным двойным лучепреломлением , то есть их показатель преломления различен вдоль оси, а не перпендикулярно ей. Измерение двойного лучепреломления может быть достигнуто с использованием кросс-поляризаторов в микроскопе для получения изображения, например, стенок везикул или с использованием таких методов, как интерферометрия двойной поляризации, для количественной оценки порядка липидов или разрушения поддерживаемых бислоев. [ нужна ссылка ]
Анализ
[ редактировать ]Простых методов анализа фосфолипидов не существует, поскольку тесный диапазон полярности между различными видами фосфолипидов затрудняет их обнаружение. Химики-нефтяники часто используют спектроскопию для определения общего содержания фосфора, а затем рассчитывают приблизительную массу фосфолипидов на основе молекулярной массы ожидаемых видов жирных кислот. В современном профилировании липидов используются более абсолютные методы анализа, в частности ЯМР-спектроскопия . 31 П-ЯМР , [10] [11] в то время как ВЭЖХ - ELSD [12] обеспечивает относительные значения.
Синтез фосфолипидов
[ редактировать ]Синтез фосфолипидов происходит на цитозольной стороне ЭР. мембраны [13] который усеян белками, которые участвуют в синтезе ( ацилтрансферазы GPAT и LPAAT, фосфатаза и холинфосфотрансфераза) и выделении ( флиппаза и флопаза). В конце концов везикула отпочковывается от ЭР, содержащей фосфолипиды, предназначенные для цитоплазматической клеточной мембраны на ее внешнем листке, и фосфолипиды, предназначенные для экзоплазматической клеточной мембраны на ее внутреннем листке. [14] [15]
Источники
[ редактировать ]Обычными источниками промышленно производимых фосфолипидов являются соя, рапс, подсолнечник, куриные яйца, коровье молоко, рыбные яйца и т. д. Фосфолипиды для доставки генов, такие как дистеароилфосфатидилхолин и диолеоил-3-триметиламмоний пропан , производятся синтетически. [ нужна ссылка ] Каждый источник имеет уникальный профиль отдельных видов фосфолипидов, а также жирных кислот и, следовательно, различное применение в продуктах питания, питании, фармацевтике, косметике и доставке лекарств. [ нужна ссылка ]
При передаче сигнала
[ редактировать ]Некоторые типы фосфолипидов могут расщепляться с образованием продуктов, которые действуют как вторичные мессенджеры при передаче сигнала . Примеры включают фосфатидилинозитол (4,5)-бисфосфат (PIP 2 ), который может расщепляться ферментом фосфолипазой C на инозитолтрифосфат (IP 3 ) и диацилглицерин (DAG), которые оба выполняют функции G q типа G. белок в ответ на различные стимулы и вмешивается в различные процессы при длительной депрессии в нейронах. [16] сигнальным путям лейкоцитов , запускаемым хемокиновыми рецепторами. [17]
Фосфолипиды также вмешиваются в сигнальные пути простагландинов в качестве сырья, используемого ферментами липазы для производства предшественников простагландинов. В растениях они служат сырьем для производства жасмоновой кислоты , — растительного гормона сходного по структуре с простагландинами, который опосредует защитные реакции против патогенов. [ нужна ссылка ]
Пищевые технологии
[ редактировать ]Фосфолипиды могут действовать как эмульгаторы , позволяя маслам образовывать коллоид с водой. Фосфолипиды являются одним из компонентов лецитина , который содержится в яичных желтках, а также извлекается из соевых бобов , используется в качестве пищевой добавки во многих продуктах и может быть приобретен в качестве пищевой добавки . Лизолецитины обычно используются для водно-масляных эмульсий, таких как маргарин , из-за более высокого соотношения ГЛБ . [ нужна ссылка ]
Производные фосфолипидов
[ редактировать ]- Подробный список смотрите в таблице ниже.
- Природные производные фосфолипидов:
- яичный PC ( яичный лецитин ), яичный PG, соевый PC, гидрогенизированный соевый PC, сфингомиелин в качестве натуральных фосфолипидов.
- Синтетические производные фосфолипидов:
- Фосфатидовая кислота (DMPA, DPPA, DSPA)
- Фосфатидилхолин (DDPC, DLPC, DMPC, DPPC , DSPC, DOPC, POPC , DEPC)
- Фосфатидилглицерин (ДМПГ, ДППГ, ДСПГ, ПОПГ)
- Фосфатидилэтаноламин (DMPE, DPPE, DSPE DOPE)
- Фосфатидилсерин (ДОПС)
- ПЭГ-фосфолипид (мПЭГ-фосфолипид, полиглицерин-фосфолипид, функционализированный фосфолипид, терминальный активированный фосфолипид)
Используемые сокращения и химическая информация о глицерофосфолипидах.
[ редактировать ]| Аббревиатура | КАС | Имя | Тип |
|---|---|---|---|
| ДДПК | 3436-44-0 | 1,2-дидеканоил- sn -глицеро-3-фосфохолин | Фосфатидилхолин |
| ДЕПА-НА | 80724-31-8 | 1,2-Диерукоил -sn -глицеро-3-фосфат (натриевая соль) | Фосфатидовая кислота |
| ДЭПК | 56649-39-9 | 1,2-Диерукоил -sn -глицеро-3-фосфохолин | Фосфатидилхолин |
| ДЕПЕ | 988-07-2 | 1,2-Диерукоил -sn -глицеро-3-фосфоэтаноламин | Фосфатидилэтаноламин |
| ДЕПГ-НА | 1,2-Диерукоил- sn -глицеро-3[фосфо-рац-(1-глицерин...) (натриевая соль) | Фосфатидилглицерин | |
| ДЛОПК | 998-06-1 | 1,2-Дилинолеоил- sn -глицеро-3-фосфохолин | Фосфатидилхолин |
| DLPA-NA | 1,2-Дилауроил- sn -глицеро-3-фосфат (натриевая соль) | Фосфатидовая кислота | |
| ДЛПК | 18194-25-7 | 1,2-Дилауроил- sn -глицеро-3-фосфохолин | Фосфатидилхолин |
| ДЛПЭ | 1,2-Дилауроил- sn -глицеро-3-фосфоэтаноламин | Фосфатидилэтаноламин | |
| ДЛПГ-НА | 1,2-Дилауроил- sn -глицеро-3[фосфо-рац-(1-глицерин...) (натриевая соль) | Фосфатидилглицерин | |
| ДЛПГ-НХ4 | 1,2-Дилауроил- sn -глицеро-3[фосфо-рац-(1-глицерин...) (аммониевая соль) | Фосфатидилглицерин | |
| ДЛПС-НА | 1,2-Дилауроил- sn -глицеро-3-фосфосерин (натриевая соль) | Фосфатидилсерин | |
| ДМПА-НА | 80724-3 | 1,2-Димиристоил- sn -глицеро-3-фосфат (натриевая соль) | Фосфатидовая кислота |
| ДМПК | 18194-24-6 | 1,2-Димиристоил- sn -глицеро-3-фосфохолин | Фосфатидилхолин |
| ДМПЭ | 988-07-2 | 1,2-Димиристоил- sn -глицеро-3-фосфоэтаноламин | Фосфатидилэтаноламин |
| ДМПГ-НА | 67232-80-8 | 1,2-Димиристоил- sn -глицеро-3[фосфо-рац-(1-глицерин...) (натриевая соль) | Фосфатидилглицерин |
| ДМПГ-NH4 | 1,2-Димиристоил- sn -глицеро-3[фосфо-рац-(1-глицерин...) (аммониевая соль) | Фосфатидилглицерин | |
| ДМПГ-NH4/NA | 1,2-Димиристоил- sn -глицеро-3[фосфо-рац-(1-глицерин...) (натриевая/аммониевая соль) | Фосфатидилглицерин | |
| ДМПС-НА | 1,2-Димиристоил- sn -глицеро-3-фосфосерин (натриевая соль) | Фосфатидилсерин | |
| ДОПА-НА | 1,2-Диолеоил- sn -глицеро-3-фосфат (натриевая соль) | Фосфатидовая кислота | |
| ДОПК | 4235-95-4 | 1,2-Диолеоил- sn -глицеро-3-фосфохолин | Фосфатидилхолин |
| НАРКОТИК | 4004-5-1- | 1,2-Диолеоил -sn -глицеро-3-фосфоэтаноламин | Фосфатидилэтаноламин |
| ДОПГ-НА | 62700-69-0 | 1,2-Диолеоил- sn -глицеро-3[фосфо-рац-(1-глицерин...) (натриевая соль) | Фосфатидилглицерин |
| ДОПС-НА | 70614-14-1 | 1,2-Диолеоил -sn -глицеро-3-фосфосерин (натриевая соль) | Фосфатидилсерин |
| ДППА-НА | 71065-87-7 | 1,2-Дипальмитоил -сн -глицеро-3-фосфат (натриевая соль) | Фосфатидовая кислота |
| ДППК | 63-89-8 | 1,2-Дипальмитоил -sn -глицеро-3-фосфохолин | Фосфатидилхолин |
| ДППЭ | 923-61-5 | 1,2-Дипальмитоил -sn -глицеро-3-фосфоэтаноламин | Фосфатидилэтаноламин |
| ДППГ-НА | 67232-81-9 | 1,2-Дипальмитоил- sn -глицеро-3[фосфо-рац-(1-глицерин...) (натриевая соль) | Фосфатидилглицерин |
| ДППГ-NH4 | 73548-70-6 | 1,2-Дипальмитоил- sn -глицеро-3[фосфо-рац-(1-глицерин...) (аммониевая соль) | Фосфатидилглицерин |
| ДППС-НА | 1,2-Дипальмитоил -sn -глицеро-3-фосфосерин (натриевая соль) | Фосфатидилсерин | |
| ДСПА-НА | 108321-18-2 | 1,2-Дистеароил- sn -глицеро-3-фосфат (натриевая соль) | Фосфатидовая кислота |
| ДСПК | 816-94-4 | 1,2-Дистеароил- sn -глицеро-3-фосфохолин | Фосфатидилхолин |
| ДСПЕ | 1069-79-0 | 1,2-Дистеароил- sn -глицеро-3-фосфоэтаноламин | Фосфатидилэтаноламин |
| DSPG-NA | 67232-82-0 | 1,2-Дистеароил- sn -глицеро-3[фосфо-рац-(1-глицерин...) (натриевая соль) | Фосфатидилглицерин |
| ДСПГ-NH4 | 108347-80-4 | 1,2-Дистеароил- sn -глицеро-3[фосфо-рац-(1-глицерин...) (аммониевая соль) | Фосфатидилглицерин |
| ДСПС-НА | 1,2-Дистеароил- sn -глицеро-3-фосфосерин (натриевая соль) | Фосфатидилсерин | |
| EPC | Яйцо-ПК | Фосфатидилхолин | |
| HEPC | Гидрогенизированное яйцо ПК | Фосфатидилхолин | |
| HSPC | Гидрогенизированный соевый ПК | Фосфатидилхолин | |
| ЛИЗОПК МИРИСТИК | 18194-24-6 | 1-Миристоил- sn -глицеро-3-фосфохолин | Лизофосфатидилхолин |
| ЛИЗОПК ПАЛЬМИТИК | 17364-16-8 | 1-Пальмитоил- сн -глицеро-3-фосфохолин | Лизофосфатидилхолин |
| ЛИЗОПК СТЕАРИТОВЫЙ | 19420-57-6 | 1-Стеароил- сн -глицеро-3-фосфохолин | Лизофосфатидилхолин |
| Молочный сфингомиелин MPPC | 1-Миристоил-2-пальмитоил- sn -глицеро-3-фосфохолин | Фосфатидилхолин | |
| МСПК | 1-Миристоил-2-стеароил- sn -глицеро-3-фосфохолин | Фосфатидилхолин | |
| ПМПК | 1-пальмитоил-2-миристоил- sn -глицеро-3-фосфохолин | Фосфатидилхолин | |
| ПОПК | 26853-31-6 | 1-пальмитоил-2-олеоил- sn -глицеро-3-фосфохолин | Фосфатидилхолин |
| ПОПА | 1-пальмитоил-2-олеоил- sn -глицеро-3-фосфоэтаноламин | Фосфатидилэтаноламин | |
| ПОПГ-НА | 81490-05-3 | 1-пальмитоил-2-олеоил- sn -глицеро-3[фосфо-рац-(1-глицерин)...] (натриевая соль) | Фосфатидилглицерин |
| ПСПК | 1-пальмитоил-2-стеароил- sn -глицеро-3-фосфохолин | Фосфатидилхолин | |
| СМПК | 1-Стеароил-2-миристоил- sn -глицеро-3-фосфохолин | Фосфатидилхолин | |
| СОПК | 1-Стеароил-2-олеоил- sn -глицеро-3-фосфохолин | Фосфатидилхолин | |
| СППК | 1-Стеароил-2-пальмитоил- sn -глицеро-3-фосфохолин | Фосфатидилхолин |
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Фосфолипид» . Британская энциклопедия . Проверено 22 декабря 2020 г.
- ^ Бурри, Л.; Хоэм, Н.; Банни, С.; Берге, К. (2012). «Морские фосфолипиды омега-3: метаболизм и биологическая активность» . Международный журнал молекулярных наук . 13 (11): 15401–15419. дои : 10.3390/ijms131115401 . ПМК 3509649 . ПМИД 23203133 .
- ^ Машаги С.; Джадиди Т.; Кендеринк Г .; Машаги А. (2013). «Липидная нанотехнология» . Межд. Дж. Мол. Наука . 14 (2): 4242–4282. дои : 10.3390/ijms14024242 . ПМЦ 3588097 . ПМИД 23429269 .
- ^ Альбертс, Брюс; Джонсон, Александр; Льюис, Джулиан; Рафф, Мартин; Робертс, Кейт; Уолтер, Питер (2002), «Липидный бислой» , Молекулярная биология клетки. 4-е издание , Garland Science , получено 25 мая 2023 г.
- ^ Кэмпбелл, Нил А.; Брэд Уильямсон; Робин Дж. Хейден (2006). Биология: исследование жизни . Бостон, Массачусетс: Пирсон Прентис Холл. ISBN 978-0-13-250882-7 . Архивировано из оригинала 2 ноября 2014 г. Проверено 14 декабря 2008 г. [ нужна страница ]
- ^ Альбертс, Брюс; Джонсон, Александр; Льюис, Джулиан; Рафф, Мартин; Робертс, Кейт; Уолтер, Питер (2002), «Липидный бислой» , Молекулярная биология клетки. 4-е издание , Garland Science , получено 13 июля 2024 г.
- ^ Акбарзаде, Абольфазл; Резаи-Садабади, Рогайе; Даваран, Судабех; Джу, Сан У; Заргами, Носратолла; Ханифепур, Юнес; Самей, Мохаммед; Кухи, Мохаммед; Нежати-Кошки, Казем (22 февраля 2013 г.). «Липосома: классификация, получение и применение» . Письма о наномасштабных исследованиях . 8 (1): 102. Бибкод : 2013НРЛ.....8..102А . дои : 10.1186/1556-276X-8-102 . ISSN 1931-7573 . ПМЦ 3599573 . ПМИД 23432972 .
- ^ Инкапсулированные кетоконазолом липосомы и этосомы: ГУНДЖАН ТИВАРИ .
- ^ Ян, Куй; Хан, Сяньлинь (ноябрь 2016 г.). «Липидомика: методы, приложения и результаты, связанные с биомедицинскими науками» . Тенденции биохимических наук . 41 (11): 954–969. дои : 10.1016/j.tibs.2016.08.010 . ISSN 0968-0004 . ПМК 5085849 . ПМИД 27663237 .
- ^ Н. Куледду; М. Боско; Р. Тоффанин; П. Поллеселло (1998). «31P ЯМР высокого разрешения экстрагированных фосфолипидов» . Магнитный резонанс в химии . 36 (12): 907–912. doi : 10.1002/(sici)1097-458x(199812)36:12<907::aid-omr394>3.0.co;2-5 . S2CID 85602251 .
- ^ Фурс, Сэмюэл; Лидделл, Сьюзен; Ортори, Катарина А.; Уильямс, Хью; Нейлон, Д. Кэмерон; Скотт, Дэвид Дж.; Барретт, Дэвид А.; Грей, Дэвид А. (2013). «Липидом и протеом масляных тел Helianthus annuus (подсолнечник обыкновенный)» . Журнал химической биологии . 6 (2): 63–76. дои : 10.1007/s12154-012-0090-1 . ПМЦ 3606697 . ПМИД 23532185 .
- ^ Т. Л. Маунтс; AM Нэш (1990). «ВЭЖХ-анализ фосфолипидов в сырой нефти для оценки ухудшения качества соевых бобов» . Журнал Американского общества нефтехимиков . 67 (11): 757–760. дои : 10.1007/BF02540486 . S2CID 84380025 .
- ^ Принц, Уильям А.; Чоудхари, Винет; Лю, Ли-Ка; Лахири, Суджой; Каннан, Мутукумар (01 марта 2017 г.). «Синтез фосфатидилсерина в местах контакта с мембраной способствует его транспортировке из ЭР» . Журнал исследований липидов . 58 (3): 553–562. дои : 10.1194/jlr.M072959 . ISSN 0022-2275 . ПМЦ 5335585 . ПМИД 28119445 .
- ^ Лодиш Х.; Берк А.; и др. (2007). Молекулярно-клеточная биология (6-е изд.). У. Х. Фриман. ISBN 978-0-7167-7601-7 .
- ^ Чжэн Л.; Лин Ю.; Лу С.; Чжан Дж.; Богданов М. (ноябрь 2017). «Биогенез, транспорт и ремоделирование лизофосфолипидов у грамотрицательных бактерий» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Молекулярная и клеточная биология липидов . 1862 (11): 1404–1413. дои : 10.1016/j.bbalip.2016.11.015 . ПМК 6162059 . ПМИД 27956138 .
- ^ Цой, С.-Ю.; Чанг, Дж.; Цзян, Б.; Сеол, GH; Мин, С.С.; Хан, Дж. С.; Шин, HS; Галлахер, М.; Кирквуд, А. (2005). «Множественные рецепторы, связанные с долгосрочной депрессией ворот фосфолипазы С в зрительной коре» . Журнал неврологии . 25 (49): 11433–11443. doi : 10.1523/JNEUROSCI.4084-05.2005 . ПМК 6725895 . ПМИД 16339037 .
- ^ Кроншоу, Д.Г.; Курумалис, А.; Парри, Р.; Уэбб, А.; Браун, З.; Уорд, С.Г. (2006). «Доказательства того, что фосфолипаза C-зависимые и кальций-независимые механизмы необходимы для направленной миграции Т-лимфоцитов в ответ на лиганды CCR4 CCL17 и CCL22» . Журнал биологии лейкоцитов . 79 (6): 1369–1380. дои : 10.1189/jlb.0106035 . ПМИД 16614259 .
