Phosphatidylserine (abbreviated Ptd-L-Ser or PS) is a phospholipid and is a component of the cell membrane. It plays a key role in cell cycle signaling, specifically in relation to apoptosis. It is a key pathway for viruses to enter cells via apoptotic mimicry. Its exposure on the outer surface of a membrane marks the cell for destruction via apoptosis.

Structure 
Phosphatidylserine is a phospholipid—more specifically a glycerophospholipid—which consists of two fatty acids attached in ester linkage to the first and second carbon of glycerol and serine attached through a phosphodiester linkage to the third carbon of the glycerol.

Phosphatidylserine sourced from plants differs in fatty acid composition from that sourced from animals. It is commonly found in the inner (cytoplasmic) leaflet of biological membranes. It is almost entirely found in the inner monolayer of the membrane with only less than 10% of it in the outer monolayer.

Introduction 

Phosphatidylserine (PS) is the major acidic phospholipid class that accounts for 13–15% of the phospholipids in the human cerebral cortex. In the plasma membrane, PS is localized exclusively in the cytoplasmic leaflet where it forms part of protein docking sites necessary for the activation of several key signaling pathways. These include the Akt, protein kinase C (PKC) and Raf-1 signaling that is known to stimulate neuronal survival, neurite growth, and synaptogenesis. Modulation of the PS level in the plasma membrane of neurons has a significant impact on these signaling processes.

Biosynthesis

Phosphatidylserine is formed in bacteria (such as E. coli) through a displacement of cytidine monophosphate (CMP) through a nucleophilic attack by the hydroxyl functional group of serine. CMP is formed from CDP-diacylglycerol by PS synthase. Phosphatidylserine can eventually become phosphatidylethanolamine by the enzyme PS decarboxylase (forming carbon dioxide as a byproduct). Similar to bacteria, yeast can form phosphatidylserine in an identical pathway. 

In mammals, phosphatidylserine is instead derived from phosphatidylethanolamine or phosphatidylcholine through one of two Ca2+-dependent head-group exchange reactions in the endoplasmic reticulum. Both reactions require a serine but product an ethanolamine or choline, respectively. These are promoted by phosphatidylserine synthase 1 (PSS1) or 2 (PSS2). Conversely, phosphatidylserine can also give rise to phosphatidylethanolamine and phosphatidylcholine, although in animals the pathway to generate phosphatidylcholine from phosphatidylserine only operates in the liver.

Dietary sources
The average daily phosphatidylserine intake in a Western diet is estimated to be 130mg. Phosphatidylserine may be found in meat and fish. Only small amounts are found in dairy products and vegetables, with the exception of white beans and soy lecithin. Phosphatidylserine is found in soy lecithin at about 3% of total phospholipids.

Table 1. Phosphatidylserine content in different foods.

Supplementation

Health claims 
A panel of the European Food Safety Authority concluded that a cause and effect relationship cannot be established between the consumption of phosphatidylserine and "memory and cognitive functioning in the elderly", "mental health/cognitive function" and "stress reduction and enhanced memory function". This conclusion follows because bovine brain cortex- and soy-based phosphatidylserine are different substances and might, therefore, have different biological activities. Therefore, the results of studies using phosphatidylserine from different sources cannot be generalized.

Cognition 
In May, 2003 the Food and Drug Administration gave "qualified health claim" status to phosphatidylserine thus allowing labels to state "consumption of phosphatidylserine may reduce the risk of dementia and cognitive dysfunction in the elderly" along with the disclaimer "very limited and preliminary scientific research suggests that phosphatidylserine may reduce the risk of cognitive dysfunction in the elderly." According to the FDA, there is a lack of scientific agreement amongst qualified experts that a relationship exists between phosphatidylserine and cognitive function.

More recent reviews have suggested that the relationship may be more robust, though the mechanism remains unclear. A 2020 review of three clinical trials found that phosphatidylserine is likely effective for enhancing cognitive function in older people with mild cognitive impairment. Some studies have suggested that whether the phosphatidylserine is plant- or animal-derived may have significance, with the FDA's statement applying specifically to soy-derived products.

Safety
Initially, phosphatidylserine supplements were derived from bovine cortex. However, due to the risk of potential transfer of infectious diseases such as bovine spongiform encephalopathy (or "mad cow disease"), soy-derived supplements became an alternative. A 2002 safety report determined supplementation in elderly people at a dosage of 200mg three times daily to be safe. Concerns about the safety of soy products persist, and some manufacturers of phosphatidylserine use sunflower lecithin instead of soy lecithin as a source of raw material production.

References

External links 
DrugBank info page
 

Phospholipids
Membrane biology
포스파티딜세린(phosphatidylserine, 약칭 Ptd-L-Ser 또는 PS)은 인지질이며 세포막을 구성하는 막지질이다. 특히 세포자멸사와 관련하여 세포주기 신호 전달에서 중요한 역할을 한다. 포스파티딜세린은 세포자멸사를 분자 모방하면서 바이러스가 세포로 들어가는 주요 경로이다. 포스파티딜세린이 막의 바깥쪽 면에 노출되면 해당 세포는 세포자멸사를 통해 파괴되며, 이때 포스파티딜세린은 파괴될 세포를 표시하는 역할을 한다.

구조 
포스파티딜세린은 인지질(보다 구체적으로는 글리세로인지질)로, 글리세롤의 첫 번째, 두 번째 탄소에 에스터 결합으로 부착된 두 개의 지방산과 글리세롤의 세 번째 탄소에 포스포다이에스터 결합을 통해 부착된 세린으로 구성된다.

식물에서 추출한 포스파티딜세린은 동물에서 추출한 것과 지방산 조성이 다르다. 일반적으로 생체막의 안쪽(세포질 방향)에서 발견된다.

생체 내 역할 
포스파티딜세린(PS)은 인간 대뇌 피질 인지질의 13-15%를 차지하는 주요 산성 인지질 종류이다. 원형질막에서 PS는 몇 가지 주요 신호 전달 경로의 활성화에 필요한 단백질 도킹 부위의 일부를 형성하는 세포질 소엽에서만 나타난다. PS가 관여하는 신호 전달 경로에는 신경 세포의 생존, 신경돌기 성장, 시냅스 생성을 자극하는 것으로 알려진 Akt, 단백질인산화효소 C(PKC), Raf-1 신호 전달 경로가 있다. 신경 세포의 원형질막에서 PS 농도의 조절은 이러한 신호 전달 과정에 상당한 영향을 미친다.

생합성 

포스파티딜세린은 세린의 하이드록실 작용기가 사이티딘 일인산(CMP)에 친핵성 공격을 가해 치환되어, 대장균과 같은 세균에서 형성된다. CMP는 PS 합성효소에 의해 CDP-다이애실글리세롤로부터 형성된다. 포스파티딜세린은 결국 PS 다이카르복실레이스에 의해 포스파티딜에탄올아민이 될 수 있으며, 이때 부산물로 이산화 탄소를 형성한다. 세균과 비슷하게 효모도 동일한 경로에서 포스파티딜세린을 합성할 수 있다.

포유류에서 포스파티딜세린은 위의 과정 대신 소포체에서 두 개의 Ca2+ 의존성 교환 반응 중 하나를 통해 포스파티딜에탄올아민이나 포스파티딜콜린에서 파생된다. 두 반응 모두 세린이 필요하지만 생성물은 각각 에탄올아민과 콜린이다. 이 과정들은 포스파티딜세린 합성효소 1(PSS1) 또는 2(PSS2)에 의해 촉진된다. 반대로, 포스파티딜세린에서 포스파티딜에탄올아민이나 포스파티딜콜린을 합성할 수도 있다. 그러나 동물에서 포스파티딜세린을 통해 포스파티딜콜린을 합성하는 경로는 간에서만 일어난다.

식품원 
일반적인 서양 식단에서 하루 평균 포스파티딜세린 섭취량은 130mg으로 추정된다. 포스파티딜세린은 고기와 생선에서 발견될 수 있다. 흰콩이나 대두, 콩의 레시틴을 제외하고는 유제품과 채소에서는 소량만 발견된다. 포스파티딜세린은 콩 레시틴에서 총 인지질의 약 3%를 차지한다.

표 1. 다양한 식품의 포스파티딜세린 함량.

보충

건강 관련 주장 
유럽식품안전청(European Food Safety Authority )의 패널은 포스파티딜세린 섭취와 노인의 기억 및 인지 기능, 정신 건강과 인지 기능, 스트레스 감소 및 기억 기능 향상 사이에 인과 관계를 세울 수 없다고 결론지었다. 소의 뇌 피질과 콩의 포스파티딜세린은 다른 물질이고, 따라서 다른 생물학적 활성을 가질 수 있다. 따라서 서로 다른 식품의 포스파티딜세린을 사용한 연구 결과를 일반화할 수는 없다.

인지 기능 
2003년 5월 FDA는 포스파티딜세린에 'qualified health claim'(건강강조표시) 상태를 부여했으며, "포스파티딜세린 섭취는 노인의 치매 및 인지 기능 장애의 위험을 감소시킬 수 있다"라는 표시를 허용하고 "매우 제한적이고 예비적인 과학적 연구가 포스파티딜세린이 노인의 인지 기능 장애의 위험을 감소시킬 수 있음을 시사한다."라는 조항을 뒤에 달았다. FDA에 따르면 포스파티딜세린과 인지 기능 사이에 관계가 있다는 자격 있는 전문가들 사이의 과학적 동의는 아직 부족하다.

보다 최근의 검토에서는 그 기전은 아직 불분명하지만 포스파티딜세린 섭취와 인지 기능 장애 감소 사이의 관계가 더 강할 수 있다고 제안했다. 3건의 임상 시험에 대한 2020년 검토에 따르면 포스파티딜세린은 경도 인지 장애가 있는 노인의 인지 기능을 향상시키는 데 효과적일 가능성이 있다. 일부 연구에서는 포스파티딜세린이 식물 또는 동물에서 유래했는지 여부가 중요할 수 있다고 제안했으며, 위의 FDA의 성명은 특히 대두에서 나온 제품에 적용된다.

안전성 
처음에는 포스파티딜세린 보충제가 소 피질에서 만들어졌다. 그러나 소해면상뇌병증(속칭 광우병)과 같은 전염병의 잠재적인 전파 위험 때문에 대두 유래 보충제가 대안이 되었다. 2002년 작성된 안전성 보고서는 노인이 총 200mg을 하루 3회 복용하면 안전하다고 결론을 냈다. 대두 제품의 안전성에 대한 우려가 지속되고 있으며 일부 포스파티딜세린 제조업체는 원료 생산 시 대두 레시틴 대신 해바라기 레시틴을 사용한다.

참고 문헌

외부 링크 
 드럭뱅크 정보 페이지
 

막생물학
인지질