甘油磷脂的代谢及相关生理功能
磷脂属于复合脂，是含有磷酸的脂类。根据分子中醇的不同，分为甘油磷脂和鞘氨醇磷脂两大类。甘油磷脂（phosphoglyceride）又称磷酸甘油酯，是磷脂酸衍生物。
磷脂和磷脂酸
甘油磷脂的水解需要磷脂酶（phospholipases）。根据水解的位点，磷脂酶分为四种活性，称为磷脂酶A1、A2、C和D，如下图。另外还有一种磷脂酶B，是同时具有A1和A2 活性，如来自点青霉的磷脂酶。
磷脂酶
因为是按照水解位点分类，所以每一类磷脂酶都有很多种。比如PLA2，已经鉴定出至少30种，一般分为六大类：分泌型磷脂酶A2（sPLA2）、胞质型PLA2（cPLA2）、不依赖钙的PLA2（iPLA2）、PAF乙酰水解酶（AH PLA2）、溶酶体PLA2（LPLA2）和脂肪特异PLA2（AdPLA2）。
其中分泌型PLA2是Ca2+依赖的低分子量蛋白质，参与许多过程，包括类花生酸（如前列腺素等）的产生、宿主防御和炎症反应等。溶酶体PLA2优先水解被氧化的磷脂，参与与肺泡表面活性物质代谢，还与肺部宿主防御相关（Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids. 2019 ）。
磷脂被PLA1或PLA2水解除去一分子脂肪酸后生成的产物称为溶血磷脂（lysophospholipid，LP），因为它含有一个疏水烃链和一个极性磷酸基团，是强去污剂，可破坏细胞膜，使红细胞破裂而发生溶血。某些蛇毒含PLA2，进入猎物血液后催化生成LP而导致溶血，所以有剧毒。
LP最初被认为只是磷脂合成的普通中间体。但后来的研究表明，LP可以表现出类似于细胞外生长因子或信号分子的生物学特性。比较重要的LP包括溶血磷脂酰胆碱（LPC）、溶血磷脂酸（LPA）和某些鞘磷脂。有研究表明，它们可通过激活PPARγ途径参与动脉粥样硬化、血管性痴呆和脊髓损伤等疾病过程（Int J Mol Sci. 2017）。
溶血磷脂介导的PPARγ信号途径。引自Int J Mol Sci. 2017
溶血磷脂被溶血磷脂酶等继续水解，最终生成甘油、X基团（或称碱基）和磷酸。甘油可参加糖代谢，碱基可用于磷脂再合成，也可分解或转化生成其他物质。
甘油磷脂的合成可以先合成磷脂酸，再连接碱基。例如脑磷脂（磷脂酰乙醇胺，PE）的合成。首先乙醇胺生成磷酸乙醇胺，然后再与CTP生成CDP-乙醇胺，这是其活性形式。磷脂酸水解掉磷酸，生成甘油二酯，最后与CDP-乙醇胺生成脑磷脂，放出CMP。
最后一步由内质网上的磷酸乙醇胺转移酶催化。这是一种硒蛋白，由SELENOI基因编码。催化磷脂酸水解的磷脂酸磷酸酶也定位与内质网膜，水解分散在水中的磷脂酸，用于磷脂合成。在肝脏和肠粘膜细胞还有一种可溶性磷脂酸磷酸酶，只能水解膜上的磷脂酸，是用于合成甘油三酯的。
脑磷脂和卵磷脂的合成，引自themedicalbiochemistrypage.org
卵磷脂（磷脂酰胆碱，PC）的合成可以利用已有的胆碱，这个过程与脑磷脂合成类似。胆碱先磷酸化，再连接CDP作为载体，最后与甘油二酯生成卵磷脂。如果要从头合成胆碱，可以将脑磷脂的乙醇胺进行三次甲基化，生成卵磷脂。供体是S-腺苷甲硫氨酸，由磷脂酰乙醇胺甲基转移酶（PEMT）催化。
磷脂酰丝氨酸（PS）可通过PE或PC与丝氨酸的碱基交换生成，由磷脂酰丝氨酸合酶（PTDSS）催化。PTDSS1对PC亲和力更高，而PTDSS2用于催化PE。PS可被PISD催化脱羧生成PE，构成一个转化循环。
除了磷脂之间互相转化之外，磷脂的脂酰基链还可以被水解下来，再换上另一个脂酰基，称为磷脂的酰基链重塑（acyl chain remodeling）。这种现象详细的生理功能还不清楚，推测它可以在分子水平上微调膜脂质的组成，以确保最佳的膜物理性能并维持特定的脂质功能（Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids. 2020）。
磷脂酰胆碱的脂酰基链重塑反应。引自Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids. 2020
在磷脂酰肌醇和磷脂酰甘油的合成过程中，CDP被用作二脂酰甘油的载体。由CDP-二脂酰甘油合酶（CDS）催化。此途径最后合成的二磷脂酰甘油（diphosphatidylglycerol，DPG）就是心磷脂（cardiolipin，CL）。
心磷脂的合成，引自themedicalbiochemistrypage.org
心磷脂是线粒体内膜的主要磷脂之一，是线粒体内膜的特征性磷脂。心磷脂的合成是在线粒体内膜上完成的。磷脂酸外膜（OM）转移到内膜（IM），经过CDP二酰甘油（CDP-DG）、磷脂酰甘油磷酸（PGP）和磷脂酰甘油（PG），在IM的基质面上转化为CL。
心磷脂在线粒体膜上的合成过程。引自Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids. 2017
心磷脂与线粒体中多种蛋白复合物的组装和活性有关。呼吸链复合物I至V和溶质载体家族的蛋白质均已显示与CL紧密结合。CL不仅结合于这些蛋白的表面上，也促进它们组装成超复合体，并稳定其结构（Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids. 2017）。
参考文献：
James A Shayman, et al. Lysosomal phospholipase A2. Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids. 2019 Jun;1864(6):932-940.
Tamotsu Tsukahara, et al. Lysophospholipid-Related Diseases and PPARγ Signaling Pathway. Int J Mol Sci. 2017 Dec 16;18(12):2730.
JanaPatton-Vogt, et al. Phospholipid turnover and acyl chain remodeling in the yeast ER. Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids. 2020 Jan;1865(1):158462.
Michael Schlame, et al. Biosynthesis, remodeling and turnover of mitochondrial cardiolipin. Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids. 2017 Jan;1862(1):3-7.
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