SERĪNS: ĪPAŠĪBAS, FUNKCIJAS, METABOLISMS, PĀRTIKA - BIOLOĢIJA - 2025

Serīna ir viens no 22 pamata aminoskābes, lai gan tas nav klasificēts kā neaizvietojamās aminoskābes, kas cilvēkiem un citiem dzīvniekiem, jo tā tiek sintezēta cilvēka organismā.

Saskaņā ar trīs burtu nomenklatūru serīns literatūrā ir aprakstīts kā Ser (S viena burta kodā). Šī aminoskābe piedalās daudzos metabolisma ceļos un tai ir polāras īpašības, bet pie neitrāla pH tā nav lādiņa.

Serīna aminoskābju struktūras attēlojums (Avots: Paginazero it.wikipedia caur Wikimedia Commons)

Daudziem šūnām nozīmīgiem fermentiem aktīvā vietā ir bagātīga serīna atlieku koncentrācija, tāpēc šai aminoskābei ir vairākas fizioloģiskas un metabolisma ietekmes.

Starp daudzām funkcijām serīns kā prekursors un sastatņu molekula piedalās citu aminoskābju, piemēram, glicīna un cisteīna, biosintēzē un ir daļa no šingolipīdu struktūras, kas atrodas šūnu membrānās.

Serīna sintēzes ātrums katrā orgānā atšķiras, turklāt tas mainās atkarībā no attīstības pakāpes, kurā atrodas indivīds.

Zinātnieki ir ierosinājuši, ka L-serīna koncentrācija smadzeņu audos palielinās līdz ar vecumu, jo pieaugušo smadzenēs samazinās asins-smadzeņu barjeras caurlaidība, kas var izraisīt smagus smadzeņu darbības traucējumus.

Ir zināms, ka L-serīns ir būtisks neirotransmiteru, fosfolipīdu un citu sarežģītu makromolekulu biosintēzē, jo tas nodrošina šo dažādo metabolisma ceļu prekursorus.

Dažādi pētījumi liecina, ka L-serīna piedevu vai koncentrātu piegāde noteikta veida pacientiem uzlabo glikozes homeostāzi, mitohondriju funkciju un samazina neironu nāvi.

Raksturojums un uzbūve

Visu aminoskābju pamata struktūra ir karboksilgrupa un aminogrupa, kas piesaistīta vienam un tam pašam oglekļa atomam; Tomēr tie atšķiras viens no otra ar sānu ķēdēm, kas pazīstamas kā R grupas, kurām var būt atšķirīgs lielums, struktūra un pat to elektriskais lādiņš.

Serīns satur trīs oglekļa atomus: centrālo oglekli, kas, no vienas puses, ir pievienots karboksilgrupai (COOH) un, no otras puses, aminogrupai (NH3 +). Pārējās divas centrālā oglekļa saites aizņem ūdeņraža atoms un serīnam raksturīgā CH2OH grupa (R grupa).

Centrālais ogleklis, pie kura ir piesaistītas aminoskābju aminogrupas un karboksilgrupas, ir pazīstams kā α-ogleklis. Pārējos R grupas oglekļa atomus apzīmē ar grieķu alfabēta burtiem.

Piemēram, serīna gadījumā tās R grupas vienīgais oglekļa atoms, kas pievienots OH grupai, ir pazīstams kā γ-ogleklis.

Klasifikācija

Serīns tiek klasificēts neuzlādētu polāro aminoskābju grupā. Šīs grupas locekļi ir ūdenī labi šķīstošas ​​aminoskābes, tas ir, tie ir hidrofīli savienojumi. Serīnā un treonīnā hidrofilitāte ir saistīta ar to spēju caur ūdeņraža (OH) grupām veidot ūdeņraža saites ar ūdeni.

Neuzlādētu polāro aminoskābju grupā tiek grupēti arī cisteīns, asparagīns un glutamīns. Visu šo personu R ķēdē ir polārā grupa, tomēr šī grupa nav jonizējama un pie pH, kas ir tuvu neitrālam, tie atceļ lādiņus, veidojot savienojumu "cviterija" formā.

Stereoķīmija

Vispārējā aminoskābju asimetrija padara šo savienojumu stereoķīmiju vitāli svarīgu vielmaiņas ceļā, kurā tie piedalās. Serīna gadījumā to var atrast kā D- vai L-serīnu, pēdējo sintezē tikai nervu sistēmas šūnas, kas pazīstamas kā astrocīti.

Aminoskābju α ogleklis ir hirāls ogleklis, jo tiem ir piesaistīti četri dažādi aizvietotāji, kas nozīmē, ka katrai aminoskābei ir vismaz divi atšķirami stereoizomēri.

Stereoizomērs ir molekulas spoguļattēls, tas ir, to nevar pārklāt uz otru. Tos apzīmē ar burtu D vai L, jo eksperimentāli šo aminoskābju šķīdumi rotē polarizētās gaismas plakni pretējos virzienos.

Nervu sistēmas šūnās sintezētais L-serīns kalpo kā substrāts glicīna vai D-serīna sintezēšanai. D-serīns ir viens no vissvarīgākajiem vezikulu apmaiņas elementiem starp neironiem, tāpēc daži autori ierosina, ka abas serīna izoformas faktiski ir neaizstājamas aminoskābes neironiem.

Iespējas

Serīna OH grupa tās R ķēdē padara to par labu nukleofīlu, tāpēc tā ir atslēga daudzu enzīmu darbībai ar serīniem to aktīvajās vietās. Serīns ir viens no substrātiem, kas nepieciešami NADPH un glutationa nukleotīdu sintēzei.

L-serīns ir būtisks centrālās nervu sistēmas attīstībai un pareizai darbībai. Pētījumi rāda, ka L-serīna eksogēna piegāde mazās devās hipokampu neironiem un Purkinje šūnām in vitro uzlabo viņu izdzīvošanu.

Dažādos vēža šūnu un limfocītu pētījumos ir atklāts, ka no serīna atkarīgās oglekļa vienības ir vajadzīgas pārmērīgai nukleotīdu veidošanai, kā arī vēža šūnu savairošanai.

Selenocisteīns ir viena no 22 pamata aminoskābēm, un to iegūst tikai kā serīna atvasinājumu. Šī aminoskābe ir novērota tikai dažos proteīnos, tā satur selēnu sēra vietā, kas saistīts ar cisteīnu, un to sintezē, sākot no esterificēta serīna.

Biosintēze

Serīns ir neaizstājama aminoskābe, jo to sintezē cilvēka ķermenis. Tomēr to var asimilēt no dažādu avotu, piemēram, olbaltumvielu un fosfolipīdu, uztura.

Serīns tiek sintezēts tā L formā, pārveidojot glicīna molekulu - reakciju, ko veic hidroksimetil-transferāzes enzīms.

Ir zināms, ka galvenā L-serīna sintēzes vieta atrodas astrocītos, nevis neironos. Šajās šūnās sintēze notiek ar fosforilēšanas ceļu, kurā piedalās 3-fosfoglicerāts, glikolītisks starpprodukts.

Šajā ceļā darbojas trīs fermenti: 3-fosfoglicerāta dehidrogenāze, fosfoserīna transferāze un fosfoserīna fosfatāze.

Citi svarīgi orgāni, kas attiecas uz serīna sintēzi, ir aknas, nieres, sēklinieki un liesa. Fermenti, kas sintezē serīnu pa citiem ceļiem, nevis fosforilēšanos, ir atrodami tikai aknās un nierēs.

Viens no pirmajiem zināmajiem serīna sintēzes ceļiem bija kataboliskais ceļš, kas iesaistīts glikoneoģenēzē, kur L-serīns tiek iegūts kā sekundārs metabolīts. Tomēr šī ceļa devums ķermeņa serīna veidošanā ir mazs.

Vielmaiņa

Pašlaik ir zināms, ka serīnu var iegūt no ogļhidrātu metabolisma aknās, kur tiek ražota D-glicerīnskābe, 3-fosfoglicerīnskābe un 3-fosfohidroksipiruvīnskābe. Pateicoties transaminēšanas procesam starp 3-hidroksi-piruvavkābi un alanīnu, tiek iegūts serīns.

Eksperimentos, kas veikti ar žurkām, radioaktīvi marķējot glikozes 4. oglekli, tika secināts, ka šis ogleklis tiek efektīvi iestrādāts serīna oglekļa skeletos, kas liek domāt, ka minētajai aminoskābei ir trīs oglekļa prekursors, iespējams, no piruvāta.

Baktērijās ferments L-serīna-deamināze ir galvenais ferments, kas atbild par serīna metabolismu: tas pārvērš L-serīnu piruvātā. Ir zināms, ka šis enzīms atrodas un darbojas E. coli kultūrās, kuras audzē minimālā barotnē ar glikozi.

Nav precīzi zināms, kāda ir L-serīna-deamināzes reālā funkcija šajos mikroorganismos, jo tās ekspresiju izraisa mutācijas efektori, kas bojā UV ar ultravioleto starojumu, ar nalidiksīnskābes, mitomicīna un citu klātbūtni. no tā izriet, ka tai ir jābūt nozīmīgai fizioloģiskai ietekmei.

Pārtika, kas bagāta ar serīnu

Visi pārtikas produkti ar augstu olbaltumvielu koncentrāciju ir bagāti ar serīnu, galvenokārt olām, gaļai un zivīm. Tomēr šī ir neaizstājamā aminoskābe, tāpēc nav absolūti nepieciešams to norīt, jo organisms to spēj sintezēt pats.

Daži cilvēki cieš no reti sastopamiem traucējumiem, jo ​​viņiem ir fenotips ar nepilnīgiem serīna un glicīna sintēzes mehānismiem, tāpēc viņiem ir jāieņem koncentrēti uztura bagātinātāji abām aminoskābēm.

Turklāt komerciālie zīmoli, kas specializējas vitamīnu piedevu pārdošanā (Lamberts, Now Sport un HoloMega), piedāvā fosfatidilserīna un L-serīna koncentrātus, lai palielinātu muskuļu masas ražošanu ļoti konkurētspējīgiem sportistiem un svarcēlājiem.

Saistītās slimības

Ferīnu, kas iesaistīti serīna biosintēzē, darbības traucējumi var izraisīt nopietnas patoloģijas. Samazinot serīna koncentrāciju asins plazmā un cerebrospinālajā šķidrumā, tas var izraisīt hipertoniju, psihomotoru atpalicību, mikrocefāliju, epilepsiju un sarežģītus centrālās nervu sistēmas traucējumus.

Pašlaik ir atklāts, ka serīna deficīts ir saistīts ar cukura diabēta attīstību, jo L-serīns ir nepieciešams insulīna un tā receptoru sintēzei.

Zīdaiņi ar serīna biosintēzes defektiem ir neiroloģiski patoloģiski piedzimstot, viņiem ir intrauterīna augšanas aizturi, iedzimta mikrocefālija, katarakta, krampji un izteikta neirodegradācijas kavēšanās.

Atsauces

1. Elsila, JE, Dworkin, JP, Bernstein, MP, Martin, MP, and Sandford, SA (2007). Aminoskābju veidošanās mehānismi starpzvaigžņu ledus analogos. The Astrophysical Journal, 660 (1), 911.
2. Ichord, RN, & Bearden, DR (2017). Perinatālās metaboliskās encefalopātijas. Svaimanes bērnu neiroloģijā (171.-177. Lpp.). Elsevier.
3. Mothet, JP, Parent, AT, Wolosker, H., Brady, RO, Linden, DJ, Ferris, CD, … & Snyder, SH (2000). D-serīns ir endogēns ligands N-metil-D-aspartāta receptora glicīna vietnei. Nacionālās zinātņu akadēmijas raksti, 97 (9), 4926-4931
4. Nelsons, DL, Lehingers, AL, & Cox, MM (2008). Lehingera bioķīmijas principi. Makmillans.
5. Rodrigess, AE, Ducker, GS, Billingham, LK, Martinez, CA, Mainolfi, N., Suri, V.,… & Chandel, NS (2019). Serīna metabolisms atbalsta makrofāgu IL-1β ražošanu. Šūnu metabolisms, 29 (4), 1003-1011.
6. Tabatabaie, L., Klomp, LW, Berger, R., & De Koning, TJ (2010). L-serīna sintēze centrālajā nervu sistēmā: pārskats par serīna deficīta traucējumiem. Molekulārā ģenētika un metabolisms, 99 (3), 256–262.