Фосфолипиды представляют собой амфифильные молекулы, состоящие из гидрофобных жирных кислот и гидрофильной фосфатсодержащей головы. Основные классы включают фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилсерин, фосфатидилинозитол и их производные. Их ключевая роль — формирование биологических мембран, участие в сигнальной передаче, регуляция мембранной текучести и обмен липидных медиаторов.
Гидрофобная часть молекулы обеспечивает барьерную функцию мембраны, а гидрофильная — взаимодействие с белками и другими молекулами. Локализация фосфолипидов неравномерна: в плазматической мембране и органеллах наблюдается асимметрия, критичная для функционирования мембраны и апоптоза.
Фосфатидилхолин синтезируется из холина через последовательные реакции:
Эта реакция регулируется уровнем холина и диацилглицерола, а также энергетическим состоянием клетки.
Аналогичен пути CDP-холина: этаноламин фосфорилируется, активируется до CDP-этаноламина и конденсируется с диацилглицеролом. В печени часть фосфатидилэтаноламина может метилироваться в фосфатидилхолин под действием фермента фосфатидилэтаноламин-N-метилтрансферазы, что обеспечивает баланс фосфолипидов.
Фосфатидилинозитол образуется путем этерификации диацилглицерола инозитолом. Последующие фосфорилирования по различным позициям кольца инозитола дают фосфатидилинозитол-4-фосфат, фосфатидилинозитол-4,5-бисфосфат и другие производные, критичные для сигнальных каскадов и мембранного транспорта.
Фосфолипиды расщепляются специфическими фосфолипазами:
Катаболические пути регулируются гормонами, Ca²⁺, состоянием мембраны и сигналами стресса. Продукты расщепления фосфолипидов выполняют вторичную сигнальную функцию, например, участие в активации протеинкиназы C.
Фосфолипиды участвуют в передаче сигналов через мембранные рецепторы. Наиболее известные механизмы:
Фосфолипиды связаны с метаболизмом жирных кислот, триацилглицеролов и холестерина. Диацилглицерол служит промежуточным звеном между синтезом триацилглицеролов и фосфолипидов. Нарушения синтеза или деградации фосфолипидов приводят к патологиям: стеатозу печени, нейродегенеративным заболеваниям и нарушению сигнальных каскадов.
Баланс между синтезом, модификацией и расщеплением фосфолипидов обеспечивает динамическое поддержание мембранной структуры, текучести и функциональной пластичности клеток.
Фосфолипиды синтезируются в эндоплазматическом ретикулуме, модифицируются в аппарате Гольджи и распределяются по органеллам с помощью флипаз, флопаз и транспортеров. Асимметрия мембраны и специфическая локализация отдельных фосфолипидов критичны для:
Фосфолипидный обмен интегрирован с энергетическим и углеводным метаболизмом, влияя на доступность ацетил-КоА, активных остатков жирных кислот и уровни нуклеотидов.