Glycerofosfolipide

Functies en gebruik in membranenEdit

Een van de belangrijkste functies van glycerofosfolipiden is te dienen als structureel bestanddeel van biologische membranen. Hun amfipathische aard zorgt voor de vorming van de lipide bilaagstructuur van membranen. Onder de elektronenmicroscoop gezien bestaat het celmembraan uit twee identificeerbare lagen, of “folders”, die elk zijn opgebouwd uit een geordende rij glycerofosfolipidemoleculen. De samenstelling van elke laag kan sterk variëren, afhankelijk van het celtype.

• Bij menselijke erytrocyten bijvoorbeeld bestaat de cytosolzijde (de zijde die naar het cytosol is gericht) van het plasmamembraan voornamelijk uit fosfatidylethanolamine, fosfatidylserine, en fosfatidylinositol.
• De exoplasmatische kant (de kant aan de buitenkant van de cel) bestaat daarentegen voornamelijk uit fosfatidylcholine en sfingomyeline, een type sfingolipide.

Elke glycerofosfolipidemolecule bestaat uit een kleine polaire kopgroep en twee lange hydrofobe ketens. In het celmembraan zijn de twee lagen fosfolipiden als volgt gerangschikt:

• de hydrofobe staarten wijzen naar elkaar toe en vormen een vet, hydrofoob centrum
• de ionische kopgroepen zijn geplaatst aan de binnen- en buitenoppervlakken van het celmembraan

Dit is een stabiele structuur omdat de ionische hydrofiele kopgroepen interageren met de waterige media binnen en buiten de cel, terwijl de hydrofobe staarten de hydrofobe interacties met elkaar maximaliseren en uit de buurt van de waterige omgevingen worden gehouden. Het algemene resultaat van deze structuur is de constructie van een vettige barrière tussen het inwendige van de cel en zijn omgeving.

Naast hun functie in celmembranen, spelen zij een rol in andere cellulaire processen, zoals signaalinductie en transport. Wat signaalinductie betreft, leveren zij de precursors voor prostanglandinen en andere leukotriënen. Het is hun specifieke distributie en katabolisme dat hen in staat stelt de hierboven genoemde biologische reactieprocessen uit te voeren. Hun rol als opslagplaats voor secundaire boodschappers in het membraan is ook een factor die bijdraagt tot hun vermogen om als transporteur op te treden. Zij beïnvloeden ook de werking van proteïnen. Zij zijn bijvoorbeeld belangrijke bestanddelen van lipoproteïnen (oplosbare eiwitten die vet in het bloed vervoeren) en beïnvloeden daardoor hun metabolisme en functie.

Gebruik in emulgeringEdit

Glycerofosfolipiden kunnen ook fungeren als een emulgator om de dispersie van een stof in een andere stof te bevorderen. Dit wordt soms gebruikt bij het maken van snoep en ijs.

In de hersenenEdit

Neuraal membranen bevatten verschillende klassen van glycerofosfolipiden die in verschillende snelheden met betrekking tot hun structuur en lokalisatie in verschillende cellen en membranen omzetten. Er zijn drie grote klassen, namelijk: 1-alkyl-2-acyl glycerofosfolipide, 1,2-diacyl glycerofosfolipide en plasmalogeen. De belangrijkste functie van deze klassen van glycerofosfolipiden in de neurale membranen is te zorgen voor stabiliteit, permeabiliteit en vloeibaarheid door specifieke veranderingen in hun samenstelling. De glycerofosfolipidensamenstelling van neurale membranen verandert hun functionele doeltreffendheid aanzienlijk. De lengte van de glycerofosfolipide acylketen en de verzadigingsgraad zijn belangrijke determinanten van vele membraankarakteristieken, waaronder de vorming van laterale domeinen die rijk zijn aan meervoudig onverzadigde vetzuren. Receptorgemedieerde afbraak van glycerofosfolipiden door fosfolipasen A(1), A(2), C, en D resulteert in het genereren van tweede boodschappers, zoals prostaglandinen, eicosanoïden, bloedplaatjesactiverende factor en diacylglycerol. Fosfolipiden in de neurale membraan zijn dus een reservoir voor tweede boodschappers. Zij zijn ook betrokken bij apoptose, modulatie van de activiteiten van transporters en membraan-gebonden enzymen. Bij neurologische aandoeningen zijn duidelijke veranderingen in de neurale membraan glycerofosfolipide samenstelling gerapporteerd. Deze veranderingen resulteren in veranderingen in membraanfluïditeit en permeabiliteit. Deze processen, samen met de accumulatie van lipide peroxiden en een gecompromitteerd energiemetabolisme, kunnen verantwoordelijk zijn voor de neurodegeneratie die bij neurologische aandoeningen wordt waargenomen.

MetabolismeEdit

Het metabolisme van glycerofosfolipiden is verschillend in eukaryoten, tumorcellen en prokaryoten. Synthese in prokaryoten omvat de synthese van glycerofosfolipiden fosfatidinezuur en polaire hoofdgroepen. De synthese van fosfatidinezuur in eukaryoten verloopt anders, er zijn twee routes, de ene naar fosfatidylcholine en de andere naar fosfatidylethanolamine. Glycerofosfolipiden worden over het algemeen gemetaboliseerd in verschillende stappen met verschillende tussenproducten. De allereerste stap in dit metabolisme omvat de toevoeging of overdracht van de vetzuurketens aan de glycerolruggengraat om het eerste tussenproduct te vormen, lysofosfatidinezuur (LPA). LPA wordt vervolgens geacyleerd om het volgende intermediair fosfatidinezuur (PA) te vormen. PA kan worden gedefosforyleerd, wat leidt tot de vorming van diacylglycerol, dat essentieel is voor de synthese van fosfatidylcholine (PC). PC is een van de vele soorten glycerofosfolipiden. In een traject dat het Kennedy-traject wordt genoemd, worden de polaire koppen toegevoegd om de vorming te voltooien van de volledige structuur die bestaat uit de polaire kopgebieden, de twee vetzuurketens en de fosfaatgroep die aan de glycerolruggengraat vastzit. In deze Kennedy-route wordt choline omgezet in CDP-Choline, dat de overdracht van de polaire hoofdgroepen aandrijft om de vorming van PC te voltooien. PC kan vervolgens verder worden omgezet in andere soorten glycerofosfolipiden zoals fosfatidylserine (PS) en fosfatidylethanolamine (PE).