Phospholipidverteilung

Phospholipidverteilung bezeichnet die räumliche Verteilung von Phospholipiden in biologischen Membranen, einschließlich der Verteilung zwischen den Blattseiten einer Bilayer (Asymmetrie) und der Verteilung verschiedener Phospholipide zwischen Zelltypen, Organellen und Membranen. Die Verteilung beeinflusst Membranphysik, Proteinbindung, Signalübertragung und Vesikeltransport.

In eukaryotischen Plasmamembranen ist die Phospholipidverteilung typischerweise asymmetrisch: Die äußere Blattseite enthält relativ viel Phosphatidylcholin (PC) und Sphingomyelin, während die innere Blattseite reich an Phosphatidylethanolamin (PE) und Phosphatidylserin (PS) sowie Phosphatidylinositol (PI) ist. Diese Asymmetrie ist funktionell bedeutsam; beispielsweise ist der innere PS-Anteil wichtig für Proteinbindung, während PS in der äußeren Membran unter bestimmten Umständen extern exprimiert wird und Signale, etwa bei der Apoptose, vermittelt.

Organellenspezifisch unterscheiden sich Phospholipidverteilungen weiter. Die mitochondriale innere Membran ist reich an Cardiolipin, das die Respiratorkomplexe stabilisiert. Das endoplasmatische Retikulum und der Golgi-Apparat haben eigene Typen von Phospholipidzusammensetzungen, die für Lipiddynamik, Membransynthese und Vesikulentransport maßgeblich sind. Cholesterin und andere Lipide modulieren zusätzlich die Membrankonstitution und -fluidität, was die Verteilung einzelner Phospholipide beeinflusst.

Mechanismen, die die Verteilung regulieren, umfassen Flippasen, Floppasen und Scramblasen. Flippasen transportieren bevorzugt aminophospholipide wie PS und PE in die cytosolische Blattseite, Floppasen in die äußere Seite, während Scramblasen eine mit Calciumionen aktive, ATP-unabhängige Gleichverteilung bewirken. Die Regulation dieser Enzyme bestimmt Dauer und Richtung der Phospholipidverteilung.

Methoden zur Bestimmung der Verteilung reichen von Lipidomics über Massenspektrometrie bis zu fluoreszenzmarkierten Indikatoren und NMR-Techniken. Die Phospholipidverteilung hat zentrale Bedeutung für Membranbiologie, Signalwege, Immun- und Koagulationsprozesse sowie bei pathologischen Veränderungen in Zellen.