Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с зарином .
Для французского винного винограда см Серин .
Серин
Формула скелета
Серин при физиологическом pH
L -серин цвиттерион
Серин-от-xtal-view-1-3D-bs-17.png
Серин-из-xtal-view-1-3D-sf.png
Имена
Название ИЮПАК
Серин
Другие имена
2-амино-3-гидроксипропановая кислота
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard100.000.250 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 206-130-6
КЕГГ
UNII
  • InChI = 1S / C3H7NO3 / c4-2 (1-5) 3 (6) 7 / h2,5H, 1,4H2, (H, 6,7) / t2- / m0 / s1 проверитьY
    Ключ: MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / C3H7NO3 / c4-2 (1-5) 3 (6) 7 / h2,5H, 1,4H2, (H, 6,7)
Улыбки
  • C ([C @@ H] (C (= O) O) N) O
  • Цвиттерион : C ([C @@ H] (C (= O) [O -]) [NH3 +]) O
Свойства [2]
Химическая формула
C 3 H 7 N O 3
Молярная масса105,093  г · моль -1
Внешностьбелые кристаллы или порошок
Плотность1,603 г / см 3 (22 ° C)
Температура плавления 246 ° С (475 ° F, 519 К) разлагается
Растворимость в воде
растворимый
Кислотность (p K a )2,21 (карбоксил), 9,15 (амино) [1]
Страница дополнительных данных
Структура и свойства
Показатель преломления ( n ),
диэлектрическая проницаемость (ε r ) и т. Д.
Термодинамические
данные
Фазовое поведение
твердое тело – жидкость – газ
Спектральные данные
УФ , ИК , ЯМР , МС
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Серин (символ Ser или S ) [3] [4] представляет собой- аминокислоту, которая используется в биосинтезе белков. Он содержит α- аминогруппу (которая находится в протонированной - NH+
3образуются в биологических условиях) карбоксильная группа (которая в депротонированном состоянии - COO-
образуются в биологических условиях), и боковая цепь, состоящая из гидроксиметильной группы, классифицируя ее как полярную аминокислоту. Он может синтезироваться в организме человека при нормальных физиологических условиях, что делает его незаменимой аминокислотой. Он кодируется кодонами UCU, UCC, UCA, UCG, AGU и AGC.

Происшествие [ править ]

( S ) -серин (слева) и ( R ) -серин (справа) в цвиттерионной форме при нейтральном pH

Это соединение является одной из встречающихся в природе протеиногенных аминокислот . Только L - стереоизомер естественным образом появляется в белках. Он не является обязательным для рациона человека, так как синтезируется в организме из других метаболитов , включая глицин . Серин был впервые получен из протеина шелка , особенно богатого его источника, в 1865 году Эмилем Крамером. [5] Его название происходит от латинского слова « шелк», sericum . Структура серина была установлена ​​в 1902 году. [6] Источники питания с высоким содержанием L-Серин, содержащийся в их белках, включает яйца, эдамаме, баранину, печень, свинину, лосось, сардины, водоросли, тофу. [7] [8]

Биосинтез [ править ]

Биосинтез серина начинается с окислением от 3-фосфоглицерата (промежуточного соединение от гликолиза ) до 3-phosphohydroxypyruvate и NADH по фосфоглицератдегидрогеназой ( EC 1.1.1.95 ). Восстановительное аминирование (трансаминирование) этого кетона фосфосеринтрансаминазой ( EC 2.6.1.52 ) дает 3-фосфосерин ( O -фосфосерин ), который гидролизуется до серина фосфосеринфосфатазой ( EC 3.1.3.3 ). [9] [10]

У бактерий, таких как E. coli, эти ферменты кодируются генами serA (EC 1.1.1.95), serC (EC 2.6.1.52) и serB (EC 3.1.3.3). [11]

Биосинтез серина

Глицин Биосинтез : серин hydroxymethyltransferase (SHMT = серин transhydroxymethylase) также катализирует обратимые превращения L -serine в глицина (ретро-альдольное расщепление) и 5,6,7,8-тетрагидрофолат с 5,10-метилентетрагидрофолата (MTHF) (гидролизом) . [12] SHMT представляет собой пиридоксальфосфатный (PLP) фермент. Глицин также может быть образован из CO 2, NH 4 + , и MTHF в реакции , катализируемой глицин - синтазы . [9]

Синтез и промышленное производство [ править ]

В промышленности L- серин получают из глицина и метанола, катализируемого гидроксиметилтрансферазой . [13]

Рацемический серин можно получить в лаборатории из метилакрилата в несколько этапов: [14]

Биологическая функция [ править ]

Метаболический [ править ]

Синтез цистеина из серина. Цистатионин-бета-синтаза катализирует верхнюю реакцию, а цистатионин-гамма-лиаза катализирует нижнюю реакцию.

Серин играет важную роль в обмене веществ в том , что он участвует в биосинтезе из пуринов и пиримидинов . Он является предшественником нескольких аминокислот, включая глицин и цистеин , а также триптофана в бактериях. Он также является предшественником множества других метаболитов, включая сфинголипиды и фолат , который является основным донором одноуглеродных фрагментов в биосинтезе. [ необходима цитата ]

Структурная роль [ править ]

Серин играет важную роль в каталитической функции многих ферментов . Было показано, что это происходит в активных центрах химотрипсина , трипсина и многих других ферментов. Было показано, что так называемые нервно - паралитические газы и многие вещества, используемые в инсектицидах , действуют путем объединения с остатком серина в активном центре ацетилхолинэстеразы , полностью подавляя фермент.

Сериновые боковые цепи часто связаны водородными связями; Наиболее частыми образующимися мелкими мотивами являются ST-повороты , ST-мотивы (часто в начале альфа-спиралей) и ST-скобки (обычно в середине альфа-спиралей).

Как составная часть (остаток) белков его боковая цепь может подвергаться гликозилированию с О- связью , что может быть функционально связано с [ необходимо пояснение ] диабетом .

Это один из трех аминокислотных остатков, которые обычно фосфорилированных с помощью киназ в ходе клеточной сигнализации в эукариот . Остатки фосфорилированного серина часто называют фосфосерином .

Сериновые протеазы являются распространенным типом протеаз.

Сигнализация [ править ]

D- серин, синтезируемый в нейронах сериновой рацемазой из L- серина (его энантиомера ), служит нейромодулятором, коактивируя рецепторы NMDA , делая их способными открываться, если они затем связывают глутамат . D -serine является сильным агонистом на глицин сайте (NR1) от рецептора NMDA - типа глутамата (NMDAR). Чтобы рецептор открылся, с ним должны связываться глутамат и либо глицин, либо D- серин; кроме того, блокатор пор не должен связываться (например, Mg 2+ или Zn 2+ ). [15] Фактически, D-серин является более сильным агонистом глицинового сайта NMDAR, чем сам глицин. [ необходима цитата ]

До относительно недавнего времени считалось, что D- серин существует только у бактерий; это была вторая D- аминокислота, которая, как было обнаружено, естественным образом существует у людей и присутствует в мозге как сигнальная молекула, вскоре после открытия D- аспартата . Если бы D- аминокислоты были обнаружены у людей раньше, сайт глицина на рецепторе NMDA мог бы вместо этого называться сайтом D- серина. [16] Помимо центральной нервной системы, D- серин играет сигнальную роль в периферических тканях и органах, таких как хрящ, [17] почки, [18] и пещеристое тело. [19]

Вкусовые ощущения [ править ]

L- серин сладкий с незначительным вкусом умами и кислым при высокой концентрации. [ необходима цитата ]

Чистый D- серин - это не совсем белый кристаллический порошок с очень слабым затхлым ароматом. D- серин сладкий с добавлением небольшой кислинки при средних и высоких концентрациях. [20]

Клиническое значение [ править ]

Расстройства, связанные с недостаточностью серина, представляют собой редкие дефекты биосинтеза аминокислоты L- серина. В настоящее время зарегистрировано три расстройства:

  • Дефицит 3-фосфоглицератдегидрогеназы
  • Дефицит 3-фосфосеринфосфатазы
  • Дефицит фосфосерин аминотрансферазы

Эти ферментные дефекты приводят к тяжелым неврологическим симптомам, таким как врожденная микроцефалия и тяжелая психомоторная отсталость, а, кроме того, у пациентов с дефицитом 3-фосфоглицератдегидрогеназы к трудноизлечимым приступам. Эти симптомы в различной степени реагируют на лечение L- серином, иногда в сочетании с глицином. [21] [22] Ответ на лечение варьируется, а долгосрочные и функциональные результаты неизвестны. Чтобы обеспечить основу для улучшения понимания эпидемиологии, корреляции генотипа / фенотипа и исхода этих заболеваний, их влияния на качество жизни пациентов, а также для оценки диагностических и терапевтических стратегий, некоммерческая организация создала реестр пациентов.Международная рабочая группа по расстройствам, связанным с нейротрансмиттерами (iNTD). [23]

Исследования для терапевтического использования [ править ]

Классификация L- серина как незаменимой аминокислоты стала рассматриваться как условная, поскольку позвоночные животные, такие как люди, не всегда могут синтезировать оптимальные количества в течение всей продолжительности жизни. [24] L- серин проходит одобренные FDA клинические испытания на людях в качестве возможного средства лечения бокового амиотрофического склероза, БАС (идентификатор ClinicalTrials.gov: NCT01835782). [25] Мета-анализ 2011 года показал, что дополнительный саркозин оказывает средний эффект на негативные и общие симптомы. [26] Также есть доказательства того, что L- серин может играть терапевтическую роль при диабете. [27]

D- серин изучается на грызунах как потенциальное средство от шизофрении. [28] D- серин также был описан как потенциальный биомаркер для ранней диагностики болезни Альцгеймера (БА) из-за его относительно высокой концентрации в спинномозговой жидкости вероятных пациентов с БА. [29]

См. Также [ править ]

  • Изосерин
  • Гомосерин (изотреонин)
  • Кластер октамера серина

Ссылки [ править ]

  1. ^ Доусон, RMC и др., Данные для биохимических исследований , Оксфорд, Clarendon Press, 1959.
  2. ^ Weast RC, изд. (1981). CRC Справочник по химии и физике (62-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. п. С-512. ISBN 0-8493-0462-8.
  3. ^ «Номенклатура и символика аминокислот и пептидов» . Совместная комиссия IUPAC-IUB по биохимической номенклатуре. 1983. Архивировано 9 октября 2008 года . Проверено 5 марта 2018 .
  4. ^ "Номенклатура и символика аминокислот и пептидов (Рекомендации IUPAC-IUB 1983)", Pure Appl. Chem. , 56 (5): 595-624, 1984, DOI : 10,1351 / pac198456050595.
  5. ^ "Ueber die Bestandtheile der Seide" . Journal für praktische Chemie 96 .
  6. ^ "Серин" . Колумбийская энциклопедия, 6-е изд . encyclopedia.com . Проверено 22 октября 2012 года .
  7. ^ Веб-сайт лаборатории химии мозга
  8. ^ Веб-сайт Self Nutrition Data
  9. ^ а б Страйер L (1988). Биохимия (3-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. п. 580 . ISBN 978-0-7167-1843-7.
  10. ^ KEGG EC 3.1.3.3 и т. Д.
  11. ^ Uniprot: serB
  12. ^ Ленинджер AL, Нельсон Д.Л., Кокс М. (2000). Принципы биохимии (3-е изд.). Нью-Йорк: В. Х. Фриман. ISBN 1-57259-153-6.
  13. ^ Карлхайнц Drauz, Ян Грейсон, Axel Kleemann, Ханс-Петер Криммер, Вольфганг Leuchtenberger, Кристоф Weckbecker (2006). Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a02_057.pub2 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  14. ^ Carter HE , West HD (1940). " дл- Серин" . Орг. Synth. 20 : 81. DOI : 10,15227 / orgsyn.020.0081 .
  15. ^ Ль У, Хилл RH, Arhem Р, фон Эйлер G (2001). «NMDA и глицин регулируют сродство сайта Mg2 + -блока в каналах рецепторов NR1-1a / NR2A NMDA, экспрессируемых в ооцитах Xenopus». Науки о жизни . 68 (16): 1817–26. DOI : 10.1016 / S0024-3205 (01) 00975-4 . PMID 11292060 . 
  16. ^ Mothet ДП, Родитель АТ, Wolosker Н, Brady РО, липы ди - джей, Феррис компакт - диск, Rogawski М.А., Снайдер SH (апрель 2000 г.). «D-серин является эндогенным лигандом для глицинового сайта рецептора N-метил-D-аспартата» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 97 (9): 4926–31. Bibcode : 2000PNAS ... 97.4926M . DOI : 10.1073 / pnas.97.9.4926 . PMC 18334 . PMID 10781100 .  
  17. ^ Такарада T, Hinoi E, Takahata Y, Y Йонеды (май 2008). «Серин рацемаза подавляет хондрогенную дифференцировку в хряще Sox9-зависимым образом». Журнал клеточной физиологии . 215 (2): 320–8. DOI : 10.1002 / jcp.21310 . PMID 17929246 . S2CID 45669104 .  
  18. Перейти ↑ Ma MC, Huang HS, Chen YS, Lee SH (ноябрь 2008 г.). «Механочувствительные рецепторы N-метил-D-аспартата способствуют сенсорной активации в почечной лоханке крысы» . Гипертония . 52 (5): 938–44. DOI : 10.1161 / HYPERTENSIONAHA.108.114116 . PMID 18809793 . 
  19. ^ Гасее М, Rezania Ж, Левин Дж, Мур КП, мани АР (июнь 2010). «d-серин модулирует нейрогенную релаксацию кавернозного тела крысы». Биохимическая фармакология . 79 (12): 1791–6. DOI : 10.1016 / j.bcp.2010.02.007 . PMID 20170643 . 
  20. ^ Kawai M, Sekine-Хаякава Y, Okiyama A, Ниномия Y (декабрь 2012). «Вкусовые ощущения от (L) - и (D) -аминокислот у человека». Аминокислоты . 43 (6): 2349–58. DOI : 10.1007 / s00726-012-1315-х . PMID 22588481 . S2CID 17671611 .  
  21. ↑ de Koning TJ (апрель 2006 г.). «Лечение аминокислотами при нарушениях дефицита серина». Журнал наследственных метаболических заболеваний . 29 (2): 347–351. DOI : 10.1007 / s10545-006-0269-0 . PMID 16763900 . S2CID 25013468 .  
  22. ^ Tabatabaie L; Klomp LW; Berger R; де Конинг Т.Дж. (март 2010 г.). «Синтез L-серина в центральной нервной системе: обзор нарушений дефицита серина». Mol Genet Metab . 99 (3): 256–262. DOI : 10.1016 / j.ymgme.2009.10.012 . PMID 19963421 . 
  23. ^ "Регистр пациентов" .
  24. ^ Меткалф, JS; Данлоп, РА; Пауэлл, JT; Banack, SA; Кокс, Пенсильвания (2017). «L-серин: встречающаяся в природе аминокислота с терапевтическим потенциалом». Исследование нейротоксичности . 33 (1): 213–221. DOI : 10.1007 / s12640-017-9814-х . ISSN 1029-8428 . PMID 28929385 . S2CID 20271849 .   
  25. Перейти ↑ Dunlop RA, Cox PA, Banack SA, Rodgers KJ (2013). «Небелковая аминокислота BMAA неправильно инкорпорирована в человеческие белки вместо L-серина, вызывая неправильную укладку и агрегацию белка» . PLOS ONE . 8 (9): e75376. Bibcode : 2013PLoSO ... 875376D . DOI : 10.1371 / journal.pone.0075376 . PMC 3783393 . PMID 24086518 .  
  26. Перейти ↑ Singh SP, Singh V (октябрь 2011 г.). «Мета-анализ эффективности дополнительных модуляторов рецепторов NMDA при хронической шизофрении». Препараты ЦНС . 25 (10): 859–85. DOI : 10.2165 / 11586650-000000000-00000 . PMID 21936588 . S2CID 207299820 .  
  27. ^ Holm, Laurits J .; Бушард, Карстен (2019). «L-серин: забытая аминокислота с потенциальной терапевтической ролью при диабете» . АПМИС . 127 (10): 655–659. DOI : 10.1111 / apm.12987 . ISSN 0903-4641 . PMC 6851881 . PMID 31344283 .   
  28. ^ Бал DT, Li Y, Пули MD, Benneyworth MA, Бас AC, Такаги S, Большаки В. Ю., Койл JT (июнь 2013). «Множественные пути риска для шизофрении сходятся у мышей с нокаутом серинрацемазы, мышиная модель гипофункции рецептора NMDA» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (26): E2400-9. Bibcode : 2013PNAS..110E2400B . DOI : 10.1073 / pnas.1304308110 . PMC 3696825 . PMID 23729812 .  
  29. ↑ Madeira C, Lourenco MV, Vargas-Lopes C, Suemoto CK, Brandão CO, Reis T, Leite RE, Laks J, Jacob-Filho W, Pasqualucci CA, Гринберг LT, Феррейра ST, Паниццутти R (5 мая 2015 г.). «Уровни d-серина при болезни Альцгеймера: значение для разработки новых биомаркеров» . Трансляционная психиатрия . 5 (5): e561. DOI : 10.1038 / tp.2015.52 . PMC 4471283 . PMID 25942042 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Сериновый МС-спектр