Серин

Од Википедија — слободната енциклопедија
Серин
Скелетна формула
Скелетна формула
Скелетна формула на
L-серинот
Serine at physiological pH
Serine at physiological pH
L-серински цвитерјон
Стапчест модел
Просторен модел
Назив според МСЧПХ
серин
Други називи

2-амино-3-хидроксипропаноинска киселина

Назнаки
56-45-1 Ок
302-84-1 Ок
312-84-5 Ок
ChEBI CHEBI:17115 Ок
ChEMBL ChEMBL11298 Ок
ChemSpider 5736 Ок
597 Ок
64231 Ок
DrugBank DB00133 Ок
EC-број 206-130-6
726
3Д-модел (Jmol) Слика
Слика

цвитерјон

KEGG C00065
C00740
PubChem 5951
617
71077
UNII 452VLY9402 Ок
00PAR1C66F Ок
1K77H2Z9B1 Ок
Својства
Хемиска формула
Моларна маса 0 g mol−1
Изглед бели кристали или прав
Густина 1,603 г/см3 (22 °C)
Точка на топење
растворлив
Киселост (pKa) 2,21 (карбоксил), 9,15 (амино)[1]
Дополнителни податоци
Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Серин (симбол: Ser или S)[2][3] — α-аминокиселина која се користи во биосинтезата на белковините. Содржи α-аминогрупа (која е во протонираниот облик −NH+
3 во биолошки услови), карбоксилна група (која е во депротонираниот облик −COO− во биолошки услови) и страничен ланец кој се состои од хидроксиметилна група, што значи дека се класификува како поларна аминокиселина. Може да се синтетизира во човечкото тело под нормални физиолошки околности, што ја прави неесенцијална аминокиселина. Кодирана е од кодоните UCU, UCC, UCA, UCG, AGU и AGC.

Застапеност[уреди | уреди извор]

L-серин (лево) и D-серин (десно) во цвитерјонски облик при неутрална pH-вредност.

Ова соединение е едно од природно застапените протеиногени аминокиселини. Само L-стереоизомерот се јавува природно во белковините. Не се смета за неопходно во човековата исхрана бидејќи во телото се синтетизира од други метаболити како глицинот. Серинот за првпат е добиен од белковина на свила од страна на Емил Крамер во 1865 г.[4] Името му е изведено од латинскиот збор свила — sericum. Структурата на серинот е утврдена во 1902 г.[5][6] Меѓу храните богати со L-серин се јајцата, едамамето, јагнешкото, џигерот, свинското, лососот, сардините, морската трева и тофуто.[7][8]

Биосинтеза[уреди | уреди извор]

Биосинтезата на серинот почнува со оксидација на 3-фосфоглицерат (меѓупроизвод од гликолиза) во 3-фосфохидроксипируват и NADH под дејство на фосфоглицерат дехидрогеназа (EC 1.1.1.95). Редуктивната аминација (трансаминација) на овој кетон од фосфоферин трансаминаза (EC 2.6.1.52) дава 3-фосфоферин (O-фосфосерин) кој се хидролизира во серин под дејство на фосфосерин фосфатаза (EC 3.1.3.3).[9][10]

Кај бактериите како E. coli овие ензими се кодирани од гените serA (EC 1.1.1.95), serC (EC 2.6.1.52) и serB (EC 3.1.3.3).[11]

Биозинтеза на серинот

Глицинска биосинтеза: Серин хидроксиметилтрансферазата (SHMT = серин трансхидроксиметилаза) исто така ги катализира повратните претворања на L-серин во глицин (ретроалдолно цепење) и 5,6,7,8-тетрахидрофолат во 5,10-метилентетрахидрофолат (mTHF) (хидролиза).[12] SHMT е ензим зависен од пиридоксал фосфат (PLP). Глицинот може да се образува и од CO2, NH+
4 и mTHF во реакција катализирана од глицинска синтаза.[9]

Синтеза и индустриско производство[уреди | уреди извор]

L-серинот индустриски се произведува од глицин и метанол катализирани со хидроксиметилтрансфераза.[13]

Рацемскиот серин може да се добие во лабораторија од метил акрилат во неколку чекори:[14]

Биолошка улога[уреди | уреди извор]

Во метаболизмот[уреди | уреди извор]

Цистеинска синтезаа од серин. Цистатионинската бета-синтаза се катализира во горната реакција, а цистатионинската гама-лијаза во долната.

Серинот е важен за метаболизмот поради неговото учество во биосинтезата на пурините и пиримидините. Тој е претходник на неколку аминокиселини како глицинот и цистеинот, како и триптофанот во бактериите. Има улога на претходник и на разни други метаболите како сфинголипидите и фолатот, кој е главниот дарител на еднојаглеродните фрагменти во биосинтезата.

Сигнализација[уреди | уреди извор]

D-серинот, синтетизиран во невроните со серинска рацемаза од L-серинот (неговиот енантиомер), служи како невромодулатор со коактивирање на NMDA-рецепторите, овозможувајќи им да се отворат ако тогаш врзат и глутамат. D-серинот е моќен агонист во глицинското место (NR1) на глумаматниот рецептор од NMDA-тип (NMDAR). За да се отвори рецепторот, глутаматот и глицинот или D-серинот мора да се сврзат со него; покрај тоа, не смее да има врзан блокатор на пори (на пр. Mg2+ или Zn2+).[15] D-серинот всушност е помоќен агонист во глицинското место врз NMDAR отколку самиот глицин.[16][17]

До релативно неодамна се сметало дека D-серинот го има само во бактерии. Набргу по откривањето на D-аспартатот, тој е пронајден и кај човекот како втората D-аминокиселина со природно присуство во човечкото тело и има улога на сигнална молекула во мозокот. Ако D-аминокиселините биле откриени кај човекот порано, глицинското место на NMDA-рецепторот веројатно ќе го носел името D-серинско место.[18] Освен во централниот нервен систем, D-серинот има сигнална улога во перифералните ткива на органи како ’рскавицата,[19] бубрегот[20] и пештерестото тело.[21]

Клиничка значајност[уреди | уреди извор]

Пореметувањата од недостаток не серин се ретки мани во биосинтезата на аминокиселината L-серин. Досега се познати три:

  • недостаток од 3-фосфоглицерат дехидрогеназа
  • недостаток од 3-фосфосерин фосфатаза
  • недостаток од фосфосерин аминотрансфераза

Овие ензимски мани водат до тешки невролошки симптоми како вродена микроцефалија и тешка психомоторна заостанатост, па дури и нескротливи епилептични напади. Овие симптоми во различна мера се отстрануваат или ублажуваат со L-серин, понекогаш заедно со глицин.[22][23] Успехот на лекувањето е разнолик, а долгорочниот фунцкионален исход е непознат. Постои регистар на пациенти кои се проучуваат за да се утврди заднината на болеста и начинот на можно лекување.

Освен попречувањето на биосинтезата на серинот, може да се попречи и неговиот транспорт. Еден пример е спастичната квадриплегија, тенкото мозолесто тело и прогресивната микроцефалија, болест предизвикана од мутации кои влијаат врз работата на неутралниот аминокиселински транспортер A.

D-серинот се проучува кај глодачите како потенцијален лек за шизофренија.[24] Опишан е и како потенцијален биопоказател за рана дијагноза на Алцхајмеровата болест поради неговата релативно висока во ’рбетномозочната течност кај варојатните пациенти.[25]

Се теоретизира дека D-серинот е потенцијален лек за невросетилни слушни пореметувања како губењето на слухот и тинитот.[26]

Поврзано[уреди | уреди извор]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. ↑ Dawson, R.M.C., et al., Data for Biochemical Research, Oxford, Clarendon Press, 1959.
  2. ↑ „Nomenclature and Symbolism for Amino Acids and Peptides“. IUPAC-IUB Joint Commission on Biochemical Nomenclature. 1983. Архивирано од изворникот 9 октомрви 2008. Посетено на 5 март 2018. Проверете ги датумските вредности во: |archive-date= (help)
  3. ↑ „Nomenclature and symbolism for amino acids and peptides (IUPAC-IUB Recommendations 1983)“, Pure Appl. Chem., 56 (5): 595–624, 1984, doi:10.1351/pac198456050595.
  4. ↑ Cramer, Emil (1865). „Ueber die Bestandtheile der Seide“ [On the constituents of silk]. Journal für praktische Chemie. 96: 76–98. Serine is named on p. 93: "Ich werde den in Frage stehenden Körper unter dem Namen Serin beschreiben." (Ќе го опишам телото [т.е. материјата] по име „серин“.)
  5. ↑ Fischer, Emil; Leuchs, Hermann (1902). „Synthese des Serins, der l-Glucosaminsäure und anderer Oxyaminosäuren“ [Synthesis of serine, of l-glucosaminic acid, and other oxyamino acids]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 35 (3): 3787–3805. doi:10.1002/cber.190203503213.
  6. ↑ „Serine“. The Columbia Encyclopedia 6th ed. encyclopedia.com. Посетено на 22 октомври 2012.
  7. ↑ Brain Chemistry Labs web site
  8. ↑ Self Nutrition Data web site
  9. ↑ 9,0 9,1 Stryer, Lubert (1988). Biochemistry (3. изд.). New York: W.H. Freeman. стр. 580. ISBN 978-0-7167-1843-7. Занемарен непознатиот параметар |name-list-style= (help)
  10. ↑ KEGG EC 3.1.3.3 etc.
  11. ↑ Uniprot: serB
  12. ↑ Lehninger, Albert L.; Nelson, David L.; Cox, Michael M. (2000). Principles of Biochemistry (3. изд.). New York: W. H. Freeman. ISBN 1-57259-153-6. Занемарен непознатиот параметар |name-list-style= (help)
  13. ↑ Karlheinz Drauz, Ian Grayson, Axel Kleemann, Hans-Peter Krimmer, Wolfgang Leuchtenberger, Christoph Weckbecker (2006), Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, doi:10.1002/14356007.a02_057.pub2CS1-одржување: повеќе имиња: список на автори (link)
  14. ↑ Carter, Herbert E.; West, Harold D. (1940). „dl-Serine“. Org. Synth. 20: 81. doi:10.15227/orgsyn.020.0081. Занемарен непознатиот параметар |name-list-style= (help)
  15. ↑ Liu Y, Hill RH, Arhem P, von Euler G (2001). „NMDA and glycine regulate the affinity of the Mg2+-block site in NR1-1a/NR2A NMDA receptor channels expressed in Xenopus oocytes“. Life Sciences. 68 (16): 1817–1826. doi:10.1016/S0024-3205(01)00975-4. PMID 11292060.
  16. ↑ MacKay, Mary-Anne B.; Kravtsenyuk, Maryana; Thomas, Rejish; Mitchell, Nicholas D.; Dursun, Serdar M.; Baker, Glen B. (6 февруари 2019). „D-Serine: Potential Therapeutic Agent and/or Biomarker in Schizophrenia and Depression?“. Frontiers in Psychiatry. 10: 25. doi:10.3389/fpsyt.2019.00025. ISSN 1664-0640. PMC 6372501. PMID 30787885. D-Serine is more potent than glycine as a coagonist at the NMDA receptor, has a regional distribution in the brain that is similar to that of NMDA receptors and appears to be more closely associated with synaptic NMDA receptors than glycine (which is more closely associated with non-synaptic NMDA receptors).
  17. ↑ Wolosker, Herman; Balu, Darrick T. (9 јуни 2020). „D-Serine as the gatekeeper of NMDA receptor activity: implications for the pharmacologic management of anxiety disorders“. Translational Psychiatry. 10 (1): 184. doi:10.1038/s41398-020-00870-x. ISSN 2158-3188. PMC 7283225. PMID 32518273. D-Serine is functionally a more potent activator of synaptic NMDARs than glycine, and mounting evidence suggests that it serves as the major NMDAR co-agonist in limbic brain regions implicated in neuropsychiatric disorders.
  18. ↑ Mothet JP, Parent AT, Wolosker H, Brady RO, Linden DJ, Ferris CD, Rogawski MA, Snyder SH (април 2000). „D-Serine is an endogenous ligand for the glycine site of the N-methyl-D-aspartate receptor“. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (9): 4926–4931. Bibcode:2000PNAS...97.4926M. doi:10.1073/pnas.97.9.4926. PMC 18334. PMID 10781100.
  19. ↑ Takarada T, Hinoi E, Takahata Y, Yoneda Y (мај 2008). „Serine racemase suppresses chondrogenic differentiation in cartilage in a Sox9-dependent manner“. Journal of Cellular Physiology. 215 (2): 320–328. doi:10.1002/jcp.21310. PMID 17929246. S2CID 45669104.
  20. ↑ Ma MC, Huang HS, Chen YS, Lee SH (ноември 2008). „Mechanosensitive N-methyl-D-aspartate receptors contribute to sensory activation in the rat renal pelvis“. Hypertension. 52 (5): 938–944. doi:10.1161/HYPERTENSIONAHA.108.114116. PMID 18809793.
  21. ↑ Ghasemi M, Rezania F, Lewin J, Moore KP, Mani AR (јуни 2010). „D-Serine modulates neurogenic relaxation in rat corpus cavernosum“. Biochemical Pharmacology. 79 (12): 1791–1796. doi:10.1016/j.bcp.2010.02.007. PMID 20170643.
  22. ↑ de Koning TJ (април 2006). „Treatment with amino acids in serine deficiency disorders“. Journal of Inherited Metabolic Disease. 29 (2): 347–351. doi:10.1007/s10545-006-0269-0. PMID 16763900. S2CID 25013468.
  23. ↑ Tabatabaie L; Klomp LW; Berger R; de Koning TJ (март 2010). „L-Serine synthesis in the central nervous system: a review on serine deficiency disorders“. Mol Genet Metab. 99 (3): 256–262. doi:10.1016/j.ymgme.2009.10.012. PMID 19963421.
  24. ↑ Balu DT, Li Y, Puhl MD, Benneyworth MA, Basu AC, Takagi S, Bolshakov VY, Coyle JT (јуни 2013). „Multiple risk pathways for schizophrenia converge in serine racemase knockout mice, a mouse model of NMDA receptor hypofunction“. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (26): E2400–E2409. Bibcode:2013PNAS..110E2400B. doi:10.1073/pnas.1304308110. PMC 3696825. PMID 23729812.
  25. ↑ Madeira C, Lourenco MV, Vargas-Lopes C, Suemoto CK, Brandão CO, Reis T, Leite RE, Laks J, Jacob-Filho W, Pasqualucci CA, Grinberg LT, Ferreira ST, Panizzutti R (5 мај 2015). „D-Serine levels in Alzheimer's disease: implications for novel biomarker development“. Translational Psychiatry. 5 (5): e561. doi:10.1038/tp.2015.52. PMC 4471283. PMID 25942042.
  26. ↑ Wang, Jing; Serratrice, Nicolas; Lee, Cindy J.; François, Florence; Sweedler, Jonathan V.; Puel, Jean-Luc; Mothet, Jean-Pierre; Ruel, Jérôme (17 декември 2021). „Physiopathological Relevance of D-Serine in the Mammalian Cochlea“. Frontiers in Cellular Neuroscience. Frontiers Media SA. 15: 733004. doi:10.3389/fncel.2021.733004. ISSN 1662-5102. PMC 8718999 Проверете ја вредноста |pmc= (help). PMID 34975405 Проверете ја вредноста |pmid= (help).

Надворешни врски[уреди | уреди извор]

Општи поими
Според
својства
Поларни, без полнеж
Позитивен полнеж (pKa)
Негативен полнеж (pKa)
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Серин&oldid=5112978“