Seryna - Serine

Serine
Formuła szkieletowa
Szkieletowych wzór z L -seryny
Seryna w fizjologicznym pH
L- seryna obojnaczy
Serine-z-xtal-view-1-3D-bs-17.png
Serine-from-xtal-view-1-3D-sf.png
Nazwy
Nazwa IUPAC
Serine
Inne nazwy
Kwas 2-amino-3-hydroksypropanowy
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
CZEBI
CHEMBL
ChemSpider
DrugBank
Karta informacyjna ECHA 100.000.250 Edytuj to na Wikidata
Numer WE
KEGG
Identyfikator klienta PubChem
UNII
  • InChI=1S/C3H7NO3/c4-2(1-5)3(6)7/h2,5H,1,4H2,(H,6,7)/t2-/m0/s1 sprawdzaćTak
    Klucz: MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N sprawdzaćTak
  • InChI=1/C3H7NO3/c4-2(1-5)3(6)7/h2,5H,1,4H2,(H,6,7)
  • C([C@H](C(=O)O)N)O
  • Zwitter : C([C @ H](C(=O)[O-])[NH3+])O
Nieruchomości
C 3 H 7 N O 3
Masa cząsteczkowa 105,093  g·mol -1
Wygląd zewnętrzny białe kryształki lub proszek
Gęstość 1,603 g / cm 3 (22 ° C)
Temperatura topnienia 246 ° C (475 ° F; 519 K) rozkłada się
rozpuszczalny
Kwasowość (p K a ) 2,21 (karboksyl), 9,15 (amino)
Strona z danymi uzupełniającymi
Współczynnik załamania ( n ),
stała dielektrycznar ) itp.

Dane termodynamiczne
Zachowanie fazowe
ciało stałe-ciecz-gaz
UV , IR , NMR , MS
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒n zweryfikuj  ( co to jest   ?) sprawdzaćTak☒n
Referencje do infoboksu

Seryna (symbol Ser lub S ) to α- aminokwas, który jest wykorzystywany w biosyntezie białek. Zawiera grupę α- aminową (która jest w sprotonowanejNH+
3
w warunkach biologicznych), grupę karboksylową (która znajduje się w zdeprotonowanejCOO
w warunkach biologicznych) oraz łańcuch boczny składający się z grupy hydroksymetylowej , klasyfikujący go jako aminokwas polarny . Może być syntetyzowany w organizmie człowieka w normalnych warunkach fizjologicznych, co czyni go aminokwasem nieistotnym. Jest kodowany przez kodony UCU, UCC, UCA, UCG, AGU i AGC.

Występowanie

( S )-seryna (po lewej) i ( R )-seryna (po prawej) w postaci obojnaczej w neutralnym pH

Związek ten jest jednym z naturalnie występujących aminokwasów proteinogennych . Jedynie L - stereoizomer pojawia się naturalnie w białkach. Nie jest niezbędny w diecie człowieka, ponieważ jest syntetyzowany w organizmie z innych metabolitów , w tym glicyny . Seryna została po raz pierwszy uzyskana z białka jedwabiu , szczególnie bogatego źródła, w 1865 roku przez Emila Cramer. Jej nazwa wywodzi się z łaciny oznaczającej jedwab, sericum . Struktura seryny została ustalona w 1902 roku. Źródła żywności o wysokiej zawartości L- Seryny wśród białek obejmują jaja, edamame, jagnięcinę, wątrobę, wieprzowinę, łosoś, sardynki, wodorosty morskie, tofu.

Biosynteza

Biosynteza seryny rozpoczyna się utlenianiu z 3-fosfoglicerynianowej (związku pośredniego z glikolizy ) do 3-phosphohydroxypyruvate i NADH przez fosfoglicerynianowej dehydrogenazy ( EC 1.1.1.95 ). Redukcyjne aminowanie (transaminacja) tego ketonu przez transaminazę fosfoseryny ( EC 2.6.1.52 ) daje 3-fosfoserynę ( O -fosfoserynę ), która jest hydrolizowana do seryny przez fosfatazę fosfoseryny ( EC 3.1.3.3 ).

W bakteriach takich jak E. coli enzymy te są kodowane przez geny serA (EC 1.1.1.95), serC (EC 2.6.1.52) i serB (EC 3.1.3.3).

Biosynteza seryny

Biosynteza glicyny : hydroksymetylotransferaza serynowa (SHMT = transhydroksymetylaza serynowa) katalizuje również odwracalną konwersję L- seryny do glicyny (rozszczepienie retro-aldolowe) i 5,6,7,8-tetrahydrofolianu do 5,10-metylenotetrahydrofolianu (mTHF) (hydroliza) . SHMT jest enzymem zależnym od fosforanu pirydoksalu (PLP). Glicynę można również utworzyć z CO 2, NH 4 + i mTHF w reakcji katalizowanej przez syntazę glicyny .

Synteza i produkcja przemysłowa

Przemysłowo L- seryna jest wytwarzana z glicyny i metanolu katalizowanych przez hydroksymetylotransferazę .

Serynę racemiczną można przygotować w laboratorium z akrylanu metylu w kilku etapach:

Synteza dl-serine.svg

Funkcja biologiczna

Metaboliczny

Synteza cysteiny z seryny. Syntaza cystationinowa beta katalizuje górną reakcję, a gamma-liaza cystationinowa katalizuje dolną reakcję.

Seryna jest ważne w metabolizmie tym, że uczestniczy w biosyntezie z puryn i pirymidyn . Jest prekursorem kilku aminokwasów, w tym glicyny i cysteiny , a także tryptofanu w bakteriach. Jest również prekursorem wielu innych metabolitów, w tym sfingolipidów i kwasu foliowego , który jest głównym donorem fragmentów jednowęglowych w biosyntezie.

Rola strukturalna

Seryna odgrywa ważną rolę w katalitycznej funkcji wielu enzymów . Wykazano, że występuje w miejscach aktywnych chymotrypsyny , trypsyny i wielu innych enzymów. Wykazano, że tak zwane gazy nerwowe i wiele substancji stosowanych w insektycydach działają poprzez łączenie się z pozostałością seryny w miejscu aktywnym acetylocholinoesterazy , całkowicie hamując enzym.

Łańcuchy boczne seryny są często związane wiązaniami wodorowymi; Najczęstszymi małe motywy uformowane są zwoje ST , motywy ST (często na początku) i alfa-helisy zszywek ST (zwykle w środku alfa helisy).

Jako składnik (reszta) białek, jego łańcuch boczny może ulegać glikozylacji O- połączonej , co może być funkcjonalnie związane z cukrzycą .

Jest to jedna z trzech reszt aminokwasowych, które są powszechnie fosforylowane przez kinazy podczas sygnalizacji komórkowej u eukariontów . Fosforylowane reszty seryny są często określane jako fosfoseryna .

Proteazy serynowe są powszechnym rodzajem proteazy.

Sygnalizacja

D- Seryna, syntetyzowana w neuronach przez racemazę serynową z L- seryny (jej enancjomeru ), służy jako neuromodulator poprzez koaktywację receptorów NMDA , dzięki czemu są one zdolne do otwarcia, jeśli następnie zwiążą się również z glutaminianem . D- seryna jest silnym agonistą w miejscu glicyny (NR1) receptora glutaminianu typu NMDA (NMDAR). Aby receptor się otworzył, glutaminian i albo glicyna, albo D- seryna muszą się z nim związać; ponadto nie wolno wiązać blokera porów (np. Mg 2+ lub Zn 2+ ). W rzeczywistości D- seryna jest silniejszym agonistą w miejscu glicyny w NMDAR niż sama glicyna.

Do niedawna uważano, że D- seryna występuje tylko w bakteriach; był to drugi aminokwas D , który odkryto naturalnie występując u ludzi, obecny jako cząsteczka sygnalizacyjna w mózgu, wkrótce po odkryciu D- asparaginianu . Gdyby aminokwasy D zostały odkryte u ludzi wcześniej, miejsce glicyny na receptorze NMDA można by zamiast tego nazwać miejscem D- seryny. Poza ośrodkowym układem nerwowym D- seryna odgrywa rolę sygnalizacyjną w tkankach i narządach obwodowych, takich jak chrząstka, nerka i ciała jamiste.

Wrażenie smakowe

L- Serine jest słodka z niewielkim umami i kwaśnym smakiem w wysokim stężeniu.

Pure D- serine to białawy krystaliczny proszek o bardzo słabym zapachu stęchlizny. D- Serine jest słodka z dodatkowym lekko kwaśnym smakiem w średnich i wysokich stężeniach.

Znaczenie kliniczne

Zaburzenia niedoboru seryny są rzadkimi defektami w biosyntezie aminokwasu L- seryny. Obecnie zgłoszono trzy zaburzenia:

  • Niedobór dehydrogenazy 3-fosfoglicerynianowej
  • Niedobór fosfatazy 3-fosfoseryny
  • Niedobór aminotransferazy fosfoseryny

Te defekty enzymatyczne prowadzą do ciężkich objawów neurologicznych, takich jak wrodzona małogłowie i ciężkie opóźnienie psychoruchowe, a ponadto u pacjentów z niedoborem dehydrogenazy 3-fosfoglicerynianowej do nieuleczalnych drgawek. Objawy te w różnym stopniu reagują na leczenie L- seryną, czasami w połączeniu z glicyną. Odpowiedź na leczenie jest zmienna, a odległy i funkcjonalny wynik jest nieznany. W celu zapewnienia podstaw do lepszego zrozumienia epidemiologii, korelacji genotypu/fenotypu i skutków tych chorób, ich wpływu na jakość życia pacjentów, a także do oceny strategii diagnostycznych i terapeutycznych, został utworzony rejestr pacjentów przez niekomercyjny International Working Grupa ds. Zaburzeń Związanych z Neuroprzekaźnikami (iNTD).

Badania do użytku terapeutycznego

Klasyfikacja L- seryny jako nieistotnego aminokwasu zaczęła być uważana za warunkową, ponieważ kręgowce, takie jak ludzie, nie zawsze mogą syntetyzować optymalne ilości przez całe życie. L- seryna jest w zatwierdzonym przez FDA badaniu klinicznym na ludziach jako możliwe leczenie stwardnienia zanikowego bocznego, ALS (identyfikator ClinicalTrials.gov: NCT01835782). Metaanaliza z 2011 r. wykazała, że ​​wspomagająca sarkozyna ma średnią wielkość efektu w przypadku objawów negatywnych i całkowitych. Istnieją również dowody na to, że L- seryna może odgrywać rolę terapeutyczną w cukrzycy.

D -Seryna jest badana na gryzoniach jako potencjalne leczenie schizofrenii. D- seryna została również opisana jako potencjalny biomarker dla wczesnego rozpoznania choroby Alzheimera (AD), ze względu na stosunkowo wysokie jej stężenie w płynie mózgowo-rdzeniowym prawdopodobnych pacjentów z AD.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki