SERINE: MGA KATANGIAN, PAG-ANDAR, METABOLISMO, PAGKAIN - BIOLOGY - 2025

Ang serine ay isa sa 22 pangunahing amino acid, bagaman hindi ito naiuri bilang isang mahalagang amino acid para sa mga tao at iba pang mga hayop, dahil ito ay synthesized ng katawan ng tao.

Ayon sa tatlong liham na liham, ang serine ay inilarawan sa panitikan bilang Ser (S sa solong code ng letra). Ang amino acid na ito ay nakikilahok sa isang malaking bilang ng mga metabolic pathway at may mga polar na katangian, ngunit walang singil sa neutral na PH.

Ang kinatawan ng istraktura ng amino acid na Serine (Pinagmulan: Paginazero sa ito.wikipedia sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Maraming mga enzymes na mahalaga para sa mga cell ay may maraming mga konsentrasyon ng mga residue ng serine sa kanilang mga aktibong site, na ang dahilan kung bakit ang amino acid na ito ay may maraming mga physiological at metabolic na mga implikasyon.

Ang Serine, kabilang sa maraming mga pag-andar nito, ay nakikilahok bilang isang precursor at scaffold molekula sa biosynthesis ng iba pang mga amino acid tulad ng glycine at cysteine ​​at bahagi ng istraktura ng sphingolipids na naroroon sa mga lamad ng cell.

Ang rate ng synthesis ng serine ay nag-iiba sa bawat organ at, bilang karagdagan, nagbabago ito ayon sa yugto ng pag-unlad kung saan ang indibidwal.

Iminungkahi ng mga siyentipiko na ang mga konsentrasyon ng L-serine sa pagtaas ng tisyu ng utak na may edad, dahil ang pagkamatagusin ng hadlang ng dugo-utak ay bumababa sa utak ng may sapat na gulang, na maaaring magdulot ng matinding sakit sa utak.

Ang L-serine ay kilala na mahalaga para sa biosynthesis ng mga neurotransmitters, phospholipids, at iba pang mga kumplikadong macromolecules, dahil nagbibigay ito ng mga hudyat para sa maraming mga metabolic pathways.

Ipinakita ng iba't ibang mga pag-aaral na ang pagbibigay ng mga suplemento ng L-serine o tumutok sa ilang mga uri ng mga pasyente ay nagpapabuti ng glucose homeostasis, mitochondrial function, at binabawasan ang pagkamatay ng neuronal.

Mga katangian at istraktura

Ang lahat ng mga amino acid ay mayroong kanilang pangunahing istraktura ng isang grupo ng carboxyl at isang pangkat ng amino na nakagapos sa parehong carbon atom; Gayunpaman, naiiba ang mga ito mula sa bawat isa sa pamamagitan ng kanilang mga kadena sa gilid, na kilala bilang mga grupo ng R, na maaaring magkakaiba sa laki, istraktura at maging sa kanilang singil sa kuryente.

Ang Serine ay naglalaman ng tatlong carbon atom: isang gitnang carbon na nakakabit, sa isang banda, sa isang grupo ng carboxyl (COOH) at, sa kabilang dako, sa isang pangkat na amino (NH3 +). Ang iba pang dalawang bono ng gitnang carbon ay sinakop ng isang hydrogen atom at ng isang pangkat na CH2OH (R group), na katangian ng serine.

Ang gitnang carbon na kung saan ang mga grupo ng amino at carboxyl ng mga amino acid ay nakalakip ay kilala bilang ang α-carbon. Ang iba pang mga carbon atom sa R ​​group ay itinalaga ng mga titik ng alpabetong Greek.

Sa kaso ng serine, halimbawa, ang nag-iisang carbon atom sa grupong R nito, na nakalakip sa pangkat na OH, ay kilala bilang γ-carbon.

Pag-uuri

Ang Serine ay inuri sa loob ng pangkat ng mga hindi na-post na polar amino acid. Ang mga miyembro ng pangkat na ito ay lubos na natutunaw ng tubig sa mga amino acid, iyon ay, ang mga ito ay mga hydrophilic compound. Sa serine at threonine, ang hydrophilicity ay dahil sa kanilang kakayahang makabuo ng mga bono ng hydrogen na may tubig sa pamamagitan ng kanilang mga pangkat na hydroxyl (OH).

Sa loob ng grupo ng mga hindi ipinagpapalit na polar amino acid, cysteine, asparagine at glutamine ay naka-pangkat din. Ang lahat ng ito ay may isang polar group sa kanilang R chain, gayunpaman, ang grupong ito ay hindi ionizable at sa mga pH na malapit sa neutral ay kinansela nila ang kanilang mga singil, na gumagawa ng isang compound sa anyo ng isang "zwitterion".

Stereochemistry

Ang pangkalahatang kawalaan ng simetrya ng mga amino acid ay gumagawa ng stereochemistry ng mga compound na ito ng mahalagang kahalagahan sa metabolic pathway kung saan sila lumahok. Sa kaso ng serine, maaari itong matagpuan bilang D-o L-serine, ang huli ay synthesized eksklusibo ng mga cell ng nerbiyos na kilala bilang mga astrocytes.

Ang mga α carbons ng amino acid ay mga chiral carbons, dahil mayroon silang apat na magkakaibang mga substituents na nakakabit, na bumubuo na mayroong hindi bababa sa dalawang nakikilala na mga stereoisomer para sa bawat amino acid.

Ang isang stereoisomer ay isang salamin na imahe ng isang molekula, iyon ay, ang isa ay hindi maaaring maging superimposed sa iba pa. Ang mga ito ay ipinapahiwatig ng letrang D o L dahil sa mga eksperimentong solusyon ng mga amino acid na ito ay umiikot sa eroplano ng polarized na ilaw sa kabaligtaran ng mga direksyon.

Ang L-serine na synthesized sa mga cell ng nervous system ay nagsisilbing isang substrate upang synthesize ang glycine o D-serine. Ang D-serine ay isa sa pinakamahalagang elemento para sa pagpapalitan ng mga vesicle sa pagitan ng mga neuron na mangyari, kung kaya't ipinapahiwatig ng ilang mga may-akda na ang parehong isoform ng serine ay, sa katunayan, mahahalagang amino acid para sa mga neuron.

Mga Tampok

Ang pangkat ng OH ng serine sa R ​​chain nito ay ginagawang isang mahusay na nucleophile, kaya't susi ito sa aktibidad ng maraming mga enzim na may serines sa kanilang mga aktibong site. Ang Serine ay isa sa mga kinakailangang substrate para sa synthesis ng mga nucleotides NADPH at glutathione.

Ang L-serine ay mahalaga para sa pag-unlad at tamang paggana ng gitnang sistema ng nerbiyos. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang napakaraming paghahatid ng L-serine sa mga mababang dosis sa mga hippocampal neuron at Purkinje cells sa vitro ay nagpapabuti ng kanilang kaligtasan.

Ang iba't ibang mga pag-aaral ng mga selula ng kanser at lymphocytes ay natagpuan na ang mga serine na umaasa sa mga yunit ng carbon ay kinakailangan para sa labis na paggawa ng mga nucleotides, pati na rin para sa kasunod na paglaganap ng mga selula ng kanser.

Ang Selenocysteine ​​ay isa sa 22 pangunahing mga amino acid at nakuha lamang bilang isang hango ng serine. Ang asidong amino na ito ay napansin lamang sa ilang mga protina, naglalaman ito ng selenium sa halip na asupre na nakasalalay sa cysteine ​​at ito ay synthesized simula sa isang esterified serine.

Biosynthesis

Ang Serine ay isang hindi mahahalagang amino acid, dahil ito ay synthesized ng katawan ng tao. Gayunpaman, maaari itong assimilated mula sa diyeta ng iba't ibang mga mapagkukunan tulad ng mga protina at phospholipids, pangunahin.

Ang Serine ay synthesized sa L form nito sa pamamagitan ng pag-convert ng isang glycine molekula, isang reaksyon na pinagsama ng isang hydroxymethyl-transferase enzyme.

Ito ay kilala na ang pangunahing site ng L-serine synthesis ay nasa mga astrocytes at hindi sa mga neuron. Sa mga cell na ito, ang synthesis ay nangyayari sa pamamagitan ng isang pathoryo ng phosphorylation kung saan nakikilahok ang 3-phosphoglycerate, isang glycolytic intermediate.

Tatlong mga enzymes ang kumikilos sa daang ito: 3-phosphoglycerate dehydrogenase, phosphoserine-transferase at phosphoserine-phosphatase.

Ang iba pang mga mahahalagang organo pagdating sa serine synthesis ay ang atay, bato, testes, at pali. Ang mga enzyme na synthesize ang serine ng mga daanan maliban sa phosphorylation ay matatagpuan lamang sa atay at bato.

Ang isa sa mga unang kilalang mga ruta ng synthesis ng serine ay ang catabolic pathway na kasangkot sa gluconeogenesis, kung saan nakuha ang L-serine bilang pangalawang metabolite. Gayunpaman, mababa ang kontribusyon ng ruta na ito sa paggawa ng serine ng katawan.

Metabolismo

Sa kasalukuyan ay kilala na ang serine ay maaaring makuha mula sa metabolismo ng karbohidrat sa atay, kung saan ginawa ang D-glyceric acid, 3-phosphoglyceric acid at 3-phosphohydroxypyruvic acid. Salamat sa isang proseso ng transamination sa pagitan ng 3-hydroxy pyruvic acid at alanine, serine ay ginawa.

Ang mga eksperimento na isinasagawa sa mga daga radioactively label na carbon 4 ng glucose, ay nagpasya na ang carbon na ito ay epektibong isinama sa mga kalansay ng carbon ng serine, na nagmumungkahi na ang sinabi ng amino acid ay may tatlong-carbon precursor marahil mula sa pyruvate.

Sa bakterya, ang enzyme L-serine-deaminase ay ang pangunahing enzyme na namamahala sa metabolizing serine: ito ay nagko-convert ng L-serine sa pyruvate. Ang enzyme na ito ay kilala na naroroon at aktibo sa mga kulturang E. coli na lumaki sa kaunting media na may glucose.

Hindi ito kilala kung sigurado kung ano ang tunay na pag-andar ng L-serine-deaminase sa mga microorganism na ito, dahil ang ekspresyon na ito ay sapilitan ng mga mutational effects na pumipinsala sa DNA ng ultraviolet radiation, sa pamamagitan ng pagkakaroon ng nalidixic acid, mitomycin at iba pa. mula sa kung saan sumusunod ito na dapat magkaroon ng mahalagang mga implikasyon sa physiological.

Mga pagkaing mayaman sa serine

Ang lahat ng mga pagkain na may mataas na konsentrasyon ng protina ay mayaman sa serine, pangunahin ang mga itlog, karne at isda. Gayunpaman, ito ay isang hindi mahalagang amino acid, kaya hindi ito mahigpit na kinakailangan upang ingest ito, dahil ang katawan ay may kakayahang synthesizing ito sa sarili nitong.

Ang ilang mga tao ay nagdurusa mula sa isang bihirang karamdaman, dahil mayroon silang isang phenotype na may kakulangan patungkol sa mga mekanismo ng synthesis ng serine at glycine, samakatuwid, kailangan nilang ingest concentrated supplement ng pagkain para sa parehong mga amino acid.

Bilang karagdagan, ang mga komersyal na tatak na nagdadalubhasa sa pagbebenta ng mga suplemento ng bitamina (Lamberts, Ngayon Sport at HoloMega) ay nag-aalok ng phosphatidylserine at L-serine concentrates upang madagdagan ang paggawa ng mass ng kalamnan sa lubos na mapagkumpitensya na mga atleta at mga weightlifter.

Mga kaugnay na sakit

Ang madepektong paggawa ng mga enzymes na kasangkot sa biosynthesis ng serine ay maaaring maging sanhi ng mga malubhang pathologies. Sa pamamagitan ng pagbawas ng konsentrasyon ng serine sa plasma ng dugo at cerebrospinal fluid, maaari itong maging sanhi ng hypertonia, psychomotor retardation, microcephaly, epilepsy, at kumplikadong mga karamdaman ng gitnang sistema ng nerbiyos.

Sa kasalukuyan, natuklasan na ang kakulangan ng serine ay kasangkot sa pag-unlad ng diabetes mellitus, dahil ang L-serine ay kinakailangan para sa synthesis ng insulin at mga receptor nito.

Ang mga sanggol na may mga depekto sa serine biosynthesis ay neurologically abnormal sa kapanganakan, may pag-iwas sa intrauterine paglago, congenital microcephaly, cataract, seizure, at malubhang pagkaantala ng neurodevelopmental.

Mga Sanggunian

1. Elsila, JE, Dworkin, JP, Bernstein, MP, Martin, MP, & Sandford, SA (2007). Mga mekanismo ng pagbuo ng amino acid sa mga analog na yelo ng interstellar. Ang Astrophysical Journal, 660 (1), 911.
2. Ichord, RN, & Bearden, DR (2017). Perinatal metabolic encephalopathies. Sa Swaiman's Pediatric Neurology (pp. 171-177). Elsevier.
3. Mothet, JP, Magulang, AT, Wolosker, H., Brady, RO, Linden, DJ, Ferris, CD, … & Snyder, SH (2000). Ang D-serine ay isang endogenous ligand para sa glycine site ng N-methyl-D-aspartate receptor. Mga pamamaraan ng National Academy of Sciences, 97 (9), 4926-4931
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Mga prinsipyo ng Lehninger ng biochemistry. Macmillan.
5. Rodríguez, AE, Ducker, GS, Billingham, LK, Martinez, CA, Mainolfi, N., Suri, V., … & Chandel, NS (2019). Sinusuportahan ng Serine Metabolism ang Macrophage IL-1β Production. Ang metabolismo ng cell, 29 (4), 1003-1011.
6. Tabatabaie, L., Klomp, LW, Berger, R., & De Koning, TJ (2010). Ang synthesis ng L-serine sa gitnang sistema ng nerbiyos: isang pagsusuri sa mga karamdaman sa kakulangan sa serine. Mga genetics ng molekular at metabolismo, 99 (3), 256-262.