เซอร์ปิน

เซอร์ปิน(อังกฤษ:Serpin) เป็นมหาวงศ์ของกลุ่มโปรตีนที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกัน ถูกค้นพบเป็นครั้งแรกจากการที่กลุ่มโปรตีนดังกล่าวสามารถออกฤทธิ์เป็นสารยับยั้งเอนไซม์โปรตีเอสโดยกลุ่มโปรตีนเซอร์ปินนี้พบได้ในสิ่งมีชีวิตในทุกอาณาจักรทั้งนี้ ชื่อเซอร์ปินนั้นถูกตั้งมาจากการที่เซอร์ปินชนิดแรกที่ถูกค้นพบออกฤทธิ์ต้านซีรีนโปรตีเอสที่มีโครงสร้างคล้ายไคโมทริปซิน(serineproteaseinhibitors)โปรตีนในมหาวงศ์นี้มีกลไกการออกฤทธิ์ที่โดดเด่นซึ่งไม่ค่อยพบเห็นได้ทั่วไปนัก กล่าวคือ เมื่อเซอร์ปินเข้าจับกับเอนไซม์เป้าหมาย การทำงานของเอนไซม์นั้นจะถูกยับยั้งแบบไม่สามารถผันกลับได้ (irreversibly inhibition) โดยทำให้เกิดการเปลี่ยนโครงรูปขนาดใหญ่บนตำแหน่งกัมมันต์ของเอนไซม์ที่ถูกจับซึ่งแตกต่างจากกลไกการยับยั้งแข่งขันทั่ว ๆ ไปของสารยับยั้งเอนไซม์โปรตีเอสที่มักเข้าจับและขัดขวางการเข้าถึงตำแหน่งกัมมันต์บนเอนไซม์
การยับยั้งเอนไซม์โปรตีเอสของเซอร์ปินนั้นส่งผลต่อกระบวนการทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตหลายประการ ซึ่งรวมไปถึงการจับลิ่มของเลือดและการอักเสบจึงทำให้โปรตีนเหล่านี้ได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในการศึกษาวิจัยทางการแพทย์นอกจากนี้ ด้วยการออกฤทธิ์ด้วยการเปลี่ยนโครงรูปที่เป็นเอกลักษณ์ ยังทำให้กลุ่มโปรตีนนี้เป็นที่สนใจในกลุ่มการวิจัยด้านชีววิทยาเชิงโครงสร้างและการม้วนพับโปรตีนอีกด้วยอย่างไรก็ตาม ถึงแม้การออกฤทธิ์เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนโครงรูปของเซอร์ปีนจะมีข้อดีหลายประการ แต่ก็มีข้อด้อยเช่นเดียวกัน โดยเซอร์ปีนอาจมีความเสี่ยงต่อการกลายพันธุ์เพิ่มขึ้น ซึ่งจะส่งผลให้เกิดโรคจากความผิดปกติของเซอร์ปิน (serpinopathies) อันเป็นผลต่อเนื่องมาจากการม้วนพับโปรตีนที่ผิดปกติ และการสร้างพอลิเมอร์สายยาวที่ไม่สามารถทำงานได้การเกิดพอลิเมอไรเซชันของเซอร์ปิน นอกจากจะทำให้สารยับยั้งที่ออกฤทธิ์ (active inhibitor) มีปริมาณลดน้อยลงแล้ว ยังทำให้เกิดการตายของเซลล์และอวัยวะล้มเหลวจากการสะสมของพอลิเมอร์เหล่านั้นด้วย
ถึงแม้เซอร์ปินส่วนใหญ่จะควบคุมกระบวนการการย่อยสลายโปรตีน(proteolytic cascades) ยังมีโปรตีนบางชนิดที่มีโครงสร้างคล้ายเซอร์ปินที่ไม่ได้ออกฤทธิ์เป็นสารยับยั้งเอนไซม์โปรตีเอส แต่ทำหน้าที่อื่นที่แตกต่างออกไป ตัอย่างเช่น เป็นโปรตีนเก็บสะสม(storage protein) เช่นที่พบในไข่ขาวเรียกว่าโอแวลบูมิน(ovalbumin), เป็นโปรตีนขนส่ง(carriage proteins) สำหรับการขนส่งฮอร์โมนบางชนิดไปยังตำแหน่งออกฤทธิ์ (thyroxine-binding globulin, cortisol-binding globulin หรือtranscortinเป็นอาทิ) และทำหน้าที่เป็นแชพเพอโรน(เช่นHSP47)โดยมีการใช้คำว่าเซอร์ปินเพื่ออธิบายถึงกลุ่มโปรตีนข้างต้นอยู่เช่นกัน แม้จะไม่ได้ทำหน้าที่ในการยับยั้งเอนไซม์โปรตีเอสก็ตาม
การค้นพบกระบวนการยับยั้งเอนไซม์โปรตีเอสถูกรายงานเป็นครั้งแรกในคริสตวรรษที่ 18แต่นับจากนั้นก็ไม่พบรายงานการศึกษาวิจัยที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการดังกล่าวอีกเลย จนกระทั่งใน ปี ค.ศ. 1955 ได้มีการคัดแยกสารเซอร์ปิน 2 ชนิดได้สำเร็จ ได้แก่แอนติทรอมบินและแอลฟา-1 แอนตีทริปซินทั้งนี้ การศึกษาวิจัยเกี่ยวกับเซอร์ปินในช่วงต้นจะมุ่งเน้นไปที่บทบาทของเซอร์ปินกับการเกิดโรคในมนุษย์ โดยเฉพาะภาวะพร่องแอลฟา-1 แอนตีทริปซิน(alpha1-antitrypsin (AAT) deficiency) ที่เป็นสาเหตุทำให้เกิดถุงลมโป่งพอง(emphysema)  ถือเป็นหนึ่งในโรคทางพันธุกรรมที่พบได้บ่อยที่สุดในกลุ่มความผิดปกติที่เกี่ยวเนื่องกับเซอร์ปินและภาวะพร่องแอนตีทรอมบิน (antithrombin deficiency) ที่ทำให้เกิดลิ่มเลือดอุดตันก็ได้รับความสนใจในการศึกษาเช่นเดียวกัน
ต่อมาในทตศวรรษที่ 1980 จากการศึกษาวิจัยทำให้ทราบได้แน่ชัดว่ากระบวนการยับยั้งเอนไซม์โปรตีเอสที่พบดังข้างต้นนั้น ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากโปรตีนที่เกี่ยวเนื่องกันในมหาวงศ์หนึ่ง ซึ่งมีทั้งชนิดที่ออกฤทธิ์เป็นสารยับยั้งเอนไซม์โปรตีเอส (เช่นแอลฟา-1 แอนตีทริปซิน) และชนิดที่ไม่มีฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์ (เช่นโอแวลบูมิน)จึงได้มีการตั้งชื่อกลุ่มโปรตีนนี้ว่าเซอร์ปินโดยมีที่มาจากกลไกการออกฤทธิ์ที่พบได้บ่อยที่สุดของโปรตีนในมหาวงศ์นี้ (serineproteaseinhibitors).ในช่วงเวลาใกล้เคียงกัน ได้มีการวิเคราะห์โครงสร้างของเซอร์ปินชนิดแรกได้สำเร็จ (ครั้งแรกในรูปแบบอิสระ และครั้งที่ 2 ในรูปแบบที่เกิดการเปลี่ยนโครงรูปกับเอนไซม์)โดยโครงสร้างดังกล่าวแสดงให้เห็นว่า กลไกการออกฤทธิ์ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ของเซอร์ปินั้นมีส่วนเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนโครงรูปที่ผิดปกติของตำแหน่งกัมมันต์การค้นพบนี้ส่งผลให้เกิดความสนใจในการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับโครงสร้างของเซอร์ปินเพิ่มมากขึ้นในภายหลัง
ในปัจจุบัน มีการค้นพบเซอร์ปินแล้วมากกว่า 1,000 ชนิด ประกอบไปด้วย พบในมนุษย์ 36 ชนิด และที่เหลือพบในสิ่งมีชีวิตอื่นในอาณาจักรต่าง ๆ ทั้งสัตว์พืชเห็ดราแบคทีเรียอาร์เคียและไวรัสบางชนิดในคริสต์ทศวรรษ 2000 มีการนำระบบการตั้งชื่อมาใช้เพื่อจัดหมวดหมู่โปรตีนชนิดต่าง ๆ ในมหาวงศ์เซอร์ปิน โดยอิงตามความสัมพันธ์ด้านวิวัฒนาการของเซอร์ปินแต่ละชนิดจึงถือได้ว่าเซอร์ปินเป็นกลุ่มโปรตีนที่ใหญ่และมีความหลากหลายที่สุดในบรรดาสารยับยั้งโปรตีเอส
เซอร์ปินเป็นมหาวงศ์ของโปรตีนที่พบได้ทั่วไปและจัดเป็นกลุ่มโปรตีนยับยั้งโปรตีเอสที่ใหญ่ที่สุดแรกเริ่มเชื่อกันว่าสามารถพบเซอร์ปินได้ในสิ่งมีชีวิตประเภทยูแคริโอตเท่านั้น แต่หลังจากนั้นมาก็เริ่มมีการค้นพบเซอร์ปินในสิ่งมีชีวิตอื่นที่ไม่ใช่ยูแคริโอตอาทิแบคทีเรียอาร์เคียและไวรัสบางชนิดแต่ก็ยังไม่สามารถทราบได้แน่ชัดว่ายีนที่ทำหน้าที่สร้างเซอร์ปินที่พบในโพรแคริโอตนั้น เป็นยีนที่ได้รับการถ่ายทอดโดยรุ่นสู่รุ่นจากเซลล์โพรแคริโอตโบราณ หรือเป็นยีนที่ได้รับผ่านการถ่ายทอดยีนในแนวราบจากยูแคริโอตทั้งนี้เซอร์ปินภายในเซลล์ส่วนใหญ่ (intracellular serpins) มีที่มาจากวงศ์วานวิวัฒนาการเคลดเดียวกัน ไม่ว่าจะเป็นชนิดที่พบในสัตว์หรือพืชก็ตาม จึงบ่งชี้ได้ว่า ทั้งเซอร์ปินภายในเซลล์และเซอร์ปีนภายนอกเซลล์ (extracellular serpins) นั้น อาจมีความหลากหลายมาก่อนที่จะเกิดการแยกเคลดวงศ์วานวิวัฒนาการของพืชและสัตว์ยกเว้นฮีตช็อกโปรตีน 47ภายในเซลล์ (intercallular heat shock protein; HSP47) ซึ่งเป็นเซอร์ปินประเภทแชพเพอโรนที่มีความสำคัญต่อการม้วนพับตัวของคอลลาเจนและการเกิดห่วงโซ่ปฏิกิริยาระหว่างซิสเทอร์นี (cisternae) ของกอลไจแอปพาราตัสกับร่างแหเอนโดพลาซึม
การยับยั้งโปรตีเอสของโปรตีนเซอร์ปินนั้นถือได้ว่าเป็นกลไกที่มีมาตั้งแต่แรกเริ่ม ส่วนเซอร์ปินที่ไม่มีผลยับยั้งโปรตีเอสนั้นเป็นผลมาจากการวิวัฒนาการของโครงสร้างเพื่อพัฒนาหน้าที่ใหม่(neofunctionalization) นอกจากนี้ เซอร์ปินที่ทำหน้าที่เป็นโปรตีนขนส่งบางชนิด อาจเกิดการเปลี่ยนโครงรูปจากไอโซเมอร์ชนิด S เป็นชนิด R เพื่อให้มีความจำเพาะในการเข้าจับกับตำแหน่งเป้าหมายมากยิ่งขึ้น
โดยส่วนมากแล้ว โปรตีนในมหาวงศ์เซอร์ปินจะออกฤทธิ์ต้านซีรีนโปรตีเอสที่มีตำแหน่งออกฤทธิ์ภายนอกเซลล์และมีโครงสร้างคล้ายไคโมทริปซิน(chymotrypsin-like serine proteases) โดยโปรตีเอสเหล่านี้จะเข้าจับกับตำแหน่งเป้าหมายโดยใช้บซีรีนบริเวณcatalytic triadของตำแหน่งกัมมันต์เข้าทำปฏิกิริยา ตัวอย่างโปรตีเอสเหล่านี้ได้แก่ทรอมบินทริปซินและนิวโทรฟิลอีลาสเทสโดยเซอร์ปินจะออกฤทธิ์เป็นตัวยับยั้งสังหารแบบไม่สามารถผันกลับได้ (irreversible, suicide inhibitors) ต่อโปรตีเอสเหล่านั้น โดยการดักจับตัวกลางของกลไกการเร่งปฏิกิริยาของโปรตีเอส
อย่างไรก็ตาม ยังมีเซอร์ปินบางชนิดที่มีคุณสมบัติยับยั้งการทำงานของโปรตีเอสกลุ่มอื่น ๆ ส่วนใหญ่มักเป็นเอนไซม์ในกลุ่มซิสตีอีนโปรตีเอสจึงเรียกเซอร์ปินกลุ่มนี้ว่าเป็น "สารยับยั้งข้ามกลุ่ม" (cross-class inhibitors) โดยเอนไซม์ซิสตีอีนโปรตีเอสนั้นมีซิสตีอีนเป็นองค์ประกอบสำคัญในนิวคลีโอไฟล์ซึ่งต่างจากซีรีนโปรตีเอสที่มีนิวคลีโอไฟล์เป็นซีรีนเป็นตำแหน่งกัมมันต์ถึงกระนั้น คุณสมบัติทางเคมีของเอนไซม์ทั้งสองก็ไม่ได้มีความแตกต่างกัน และกระบวนการการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์โปรตีเอสทั้งสองกลุ่มโดยไซรีนนั้นก็ล้วนเกิดผ่านกลไกเดียวกันตัวอย่าง เซอร์ปินที่จัดเป็นสารยับยั้งข้ามกลุ่ม เช่นเซอร์ปิน บี4ซึ่งเป็นแอนติเจนต่อมะเร็งผิวหนังสะแควมัสเซลล์คาร์ซิโนมา(squamous cell carcinoma antigen 1; SCCA-1) และ เซอร์ปินชนิดmyeloid and erythroid nuclear termination stage-specific protein(MENT) ในสัตว์ปีก โดยเซอร์ปินทั้ง 2 ชนิดที่กล่าวถึงดังข้างต้นจะออกฤทธิ์ยับยั้งการทำงานของซิสตีอีนโปรตีเอสที่มีโครงสร้างคล้ายพาเพอิน(papain-like cysteine protease)
เซอร์ปินที่พบในมนุษย์ประมาณ 2 ใน 3 นั้นมีเป้าหมายการออกฤทธิ์บริเวณภายนอกเซลล์ ซึ่งมักจะเข้ายับยั้งการทำงานของโปรตีเอสในกระแสเลือดเพื่อควบคุมสมดุลการทำงานของเอนไซม์เหล่านั้น ตัวอย่างเช่นแอนติทรอมบินที่ออกต้านการทำงานของทรอมบินในกระบวนการการจับลิ่มของเลือด;แอนติทริปซิน,แอนตีไคโมทริปซินและตัวยับยั้ง C1ที่ออกฤทธิ์ในกระบวนการอักเสบและการตอบสนองของภูมิคุ้มกันรวมไปถึงPAI-1ในกระบวนการการซ่อมแซมเนื้อเยื่อที่เสียหายนอกเหนือจากการยับยั้งวงจรการถ่ายโอนสัญญาณของโปรตีเอสแล้ว เซอร์ปินยังส่งผลต่อการพัฒนาของเนื่อเยื่อหรืออวัยวะเป้าหมายได้ด้วยตารางแสดงเซอร์ปินที่พบในมนุษย์ (ด้านล่าง) แสดงให้เห็นถึงหน้าที่ของเซอร์ปินชนิดต่าง ๆ รวมไปถึงความผิดปกติที่เกิดขึ้นจากการขาดเซอร์ปินชนิดนั้น ๆ
ส่วนบทบาทของเซอร์ปินแต่ละชนิดที่ออกฤทธิ์ยับยั้งโปรตีเอสภายในเซลล์นั้นยังไม่สามารถระบุแยกได้แน่ชัด เนื่องจากมีการทำงานที่ซ้อนทับกันของเซอร์ปินหลายชนิดในกลไกหนึ่ง ๆ นอกจากนี้ เซอร์ปินหลายชนิดที่พบในมนุษย์นั้นยังไม่สามารถหาเซอร์ปินเทียบเคียงที่มีบทบาทหน้าที่สมมูลย์กันในสัตว์ทดลองได้ อย่างไรก็ตาม คาดว่าหน้าที่สำคัญของเซอร์ปินที่ออกฤทธิ์ภายในเซลล์นั้น อาจช่วยป้องกันการเกิดกิจกรรมที่ไม่เหมาะสมของโปรตีเอสภายในเซลล์ตัวอย่างเช่น เซอร์ปินภายในเซลล์ของมนุษย์ที่เป็นที่คุ้นเคยกันมากที่สุดอย่างเซอร์ปิน บี9โดยเซอร์ปินชนิดนี้จะออกฤทธิ์ต้านการทำงานของแกรนูลที่บรรจุแกรนไซม์ บีซึ่งเป็นโปรตีเอสที่เป็นพิษต่อเซลล์ ทำให้ช่วยป้องกันการปล่อยแกรนไซม์บีโดยไม่ได้ตั้งใจและลดการกระตุ้นการเกิดอะพอพโทซิสของเซลล์ก่อนเวลาอันควรหรือโดยไม่พึงประสงค์
นอกจากนี้ยังพบว่าไวรัสบางชนิดมีการใช้เซอร์ปินเพื่อขัดขวางการทำงานของโปรตีเอสในโฮสต์เช่นไวรัสฝีดาษวัว(cowpox) ซึ่งจะสร้าง CrmA (cytokine response modifier A) ขึ้นมาเมื่อเข้าสู่เซลล์โฮสต์ทั้งนี้เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการอักเสบและอะพอพโทซิสของเซลล์ที่ติดเชื้อ โดย CrmA จะทำให้เซลล์เป้าหมายมีการติดเชื้อเพิ่มมากขึ้นได้จากการกดกระบวนการอักเสบของเซลล์โฮสต์ด้วยการยับยั้งการทำงานของซิสตีอีนโปรตีเอสที่ชื่อแคสเปส 1ส่งผลให้ไม่เกิดการเปลี่ยนโปรอินเตอร์ลิวคิน 1 และโปรอินเตอร์ลิวคิน 18 เป็นอินเตอร์ลิวคิน 1(Interleukin 1; IL-1) และอินเตอร์ลิวคิน 18(Interleukin 18; IL-18) ตามลำดับ ซึ่งทั้งสารทั้ง 2 ชนิดนี้จัดเป็นไซโตไคน์ที่จำเป็นต่อการเกิดไพรอพโทซิสของเซลล์ส่วนในยูแคริโอตนั้น พบว่าเซอร์ปินของพืชสามารถยับยั้งได้ทั้งกลุ่มเอนไซม์เมตาแคสเปสและซิสตีอีนโปรตีเอสที่มีโครงสร้างคล้ายพาเพอิน
เซอร์ปีนภายนอกเซลล์ที่ไม่มีผลยับยั้งโปรตีเอสนั้นจะทำหน้าที่อื่นที่หลากหลายแตกต่างอันออกไป อาทิไทโรซีน-บายดิ้ง กลอบูลินและทรานส์คอร์ตินซึ่งทำหน้าที่ขนส่งฮอร์โมนไทรอกซีนและคอร์ติซอลตามลำดับ;โอแวลบูมินซึ่งเป็นโปรตีนที่พบมากที่สุดในไข่ขาวก็จัดเป็นเซอร์ปีนอีกชนิดหนึ่ง ถึงแม้จะไม่ทราบบทบาทหน้าที่ที่แน่ชัดเท่าใดนัก แต่คาดว่าโอแวลบูมินนี้อาจทำหน้าที่เป็นโปรตีนเก็บสะสมสำหรับการพัฒนาการก่อนการเกิดของตัวอ่อน (Prenatal development)รวมไปถึงฮีตช็อกโปรตีน 47ซึ่งจัดเป็นเซอร์ปินประเภทแชพเพอโรนที่มีความสำคัญต่อการม้วนพับตัวของคอลลาเจนและช่วยให้เกลียวสามสายของคอลลาเจนมีความเสถียรระหว่างกระบวนการสังเคราะห์คอลลาเจนในร่างแหเอนโดพลาซึม
อย่างไรก็ตาม ยังมีเซอร์ปินบางชนิดที่นอกจากจะออกฤทธิ์ต้านโปรตีเอสแล้ว ยังมีหน้าที่อื่นที่ไม่เป็นผลเกี่ยวเนื่องมาจากการยับยั้งโปรตีเอส ตัวอย่างเช่นMENTซึ่งเป็นเซอร์ปินที่พบในนกนอกจากจะออกฤทธิ์ต้านซิสตีอีนโปรตีเอสภายในเซลล์แล้ว ยังเป็นสารที่มีส่วนช่วยในการดัดแปรโครมาติน(chromatin remodeling) ภายในเซลล์เม็ดเลือดแดงของนกอีกด้วย
เซอร์ปินทุกชนิดจะมีโครงสร้างพื้นฐานที่เหมือนกัน ถึงแม้จะมีหน้าที่ที่หลากหลายแตกต่างกันก็ตาม โครงสร้างดังกล่าวจะประกอบไปด้วยแผ่นบีตา3 แผ่น (ชื่อว่าแผ่น A, B และ C) และเกลียวแอลฟาจำนวน 8–9 เกลียว (ชื่อว่าเกลียว hA–hI)โดยส่วนที่มีความสำคัญอย่างมีนัยยะต่อการทำงานของเซอร์ปินได้แก่ แผ่น A-sheet และวงศูนย์ปฏิกิริยา (reactive centre loop; RCL) ซึ่งแผ่น A-sheet นี้จะประกอบไปด้วยสายบีตาจำนวน 2 สายเรียงตัวในแนวขนานกัน พื้นที่ที่อยู่ระหว่างสายบีตาทั้ง 2 สายนี้ เรียกว่า 'ซัตเตอร์' (shutter) และส่วนที่ด้านบนขึ้นไปเรียกว่า 'บรีช' (breach) โดยโครงสร้างที่เป็นวงศูนย์ปฏิกิริยาจะเป็นส่วนที่เริ่มเข้าจับกับโปรตีเอสเป้าหมายเพื่อยับยั้งการทำงานของโปรตีเอสนั้น ๆ จากโครงสร้างของเซอร์ปินที่ได้จากการจำลองพบว่าวงศูนย์ปฏิกิริยาของเซอร์ปีนจะอยู่ทั้งในระยะเครียดเต็มที่ (fully stressed) หรือในระยะคลายบางส่วน (partially relaxed) ซึ่งบางส่วนของวงจะม้วนพับเข้าไปในเกลียว A-sheet คาดการณ์กันว่าสมดุลไดนามิก(dynamic equilibrium) ของเซอร์ปินนั้นจะอยู่ระหว่าง 2 ระยะนี้นอกจากนี้วงศูนย์ปฏิกิริยาดังกล่าวยังสามารถเกิดปฏิกิริยาแบบชั่วคราวกับโครงสร้างส่วนที่เหลือของเซอร์ปินได้ เนื่องจากโครงสร้างส่วนนี้มีความยืดหยุ่นสูงและสัมผัสอยู่กับสารละลายอยู่ตลอดเวลา
ในปัจจุบันมีการค้นพบโครงสร้างของเซอร์ปินครอบคลุมหลากหลายโครงรูป ซึ่งถือเป็นส่วนสำคัญในการศึกษาเพื่อทำความเข้าในในกลไกการออกฤทธิ์ที่สลับซับซ้อนของโปรตีนกลุ่มนี้ ดังนั้น การศึกษาชีววิทยาโครงสร้างจึงได้เข้ามามีบทบาทสำคัญในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับการทำงานและฤทธิ์ทางชีววิทยาของเซอร์ปิน
จีโนมของมนุษย์ที่สามารถถอดรหัสเพื่อสร้างเซอร์ปินได้นั้นมีทั้งหมด 16เคลดกำหนดให้มีชื่อตั้งแต่ serpinA ถึง serpinP โดยทั้งหมดนี้สามารถถอดรหัสเพื่อสร้างเซอร์ปินชนิดยับยั้งและชนิดไม่ยับยั้งได้ 29 และ 7 ชนิด ตามลำดับระบบการตั้งชื่อเซอร์พินของมนุษย์นั้นขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์ทางวิวัฒนาการของเซอร์ปิน ซึ่งตั้งแต่ปี ค.ศ. 2001 เป็นต้นมา มีการค้นพบเซอร์ปินในมนุษย์แล้วประมาณ 500 ชนิด โดยการกำหนดชื่อจะใช้รหัส serpinXY โดยที่ X คือ เคลดของโปรตีนและ Y จำนวนของโปรตีนภายในเคลดนั้นซึ่งบทบาทหน้าที่ของเซอร์ปินแต่ละชนิดที่ค้นพบในมนุษย์ได้วิเคราะห์ได้จากการศึกษาทางชีวเคมี,ความผิดปกติทางพันธุกรรมของมนุษย์ และจากการศึกษาในหนูน็อกเอาต์(knockout mouse)
เซอร์ปินหลายชนิดที่พบในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมพบว่าไม่สามารถเทียบเคียงหาเซอร์ปีนที่มีหน้าที่และฤทธิ์ทางชีววิทยาที่ทัดเทียมกันได้ ตัวอย่างเช่นเซอร์ปินที่พบในสัตว์ฟันแทะหลายชนิด (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเซอร์ปินชนิดออกฤทธิ์ภายในเซลล์ของสัตว์ในวงศ์ย่อยหนู) รวมไปถึงยูเทอรีนเซอร์ปินซึ่งจัดหนึ่งในสมาชิกของเคลด A (SERPINA) โดยเซอร์ปินชนิดนี้จะถูกถอดรหัสยีน SERPINA14 และถูกสร้างขึ้นโดยเซลล์เยื่อบุโพรงมดลูกของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอันดับสัตว์กีบคู่ภายใต้อิทธิพลของโพรเจสเทอโรนและเอสโตรเจนซึ่งเซอร์ปินเหล่านี้อาจไม่ได้มีหน้าที่ในการต้านโปรตีเอส และอาจจะมีบทบาทในช่วงการตั้งครรภ์ ทั้งนี้เพื่อยับยั้งการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันมารดาไม่ให้ต่อต้านเนื้อเยื่อต่าง ๆ ที่ถูกสร้างขึ้นระหว่างการตั้งครรภ์ (conceptus) หรืออาจมีส่วนในการช่วยขนส่งสารต่าง ๆ ทางรก
ในจีโนมของแมลงวันทองมียีนมากถึง 29โลคัสที่ทำหน้าที่ในการสร้างเซอร์ปิน ผลการวิเคราะห์ลำดับกรดอะมิโนพบว่า เซอร์ปิน 14 ชนิดถูกควบคุมโดยเคลด Q และ 3 ชนิดโดยเคลด K ส่วนเซอร์ปินที่เหลืออีก 12 ชนิด จัดเป็นเซอร์ปินกำพร้าที่ไม่จำเพาะต่อเคลดใด ๆระบบการจำแนกประเภทเคลดที่ใช้กับมนุษย์นั้นไม่สามารถใช้กับกรณีนี้ได้ดีเท่าใดนัก จึงได้นำเอาระบบการตั้งชื่อมาประยุกต์ใช้แทน โดยอิงตามตำแหน่งของยีนบนโครโมโซมที่ควบคุมการสร้างเซอร์ปินนั้น ๆ แทน ซึ่งพบว่าเซอร์ปิน 13 ชนิดที่แยกได้นั้นถูกควบคุมโดยยีนที่อยู่คนละตำแหน่งกัน (รวมถึง Serpin-27A ที่แสดงรายละเอียดด้านล่าง) และที่เหลืออีก 16 ชนิดถูกควบคุมโดยกลุ่มยีน 5 ยีนที่ตำแหน่ง 28D (2 เซอร์ปิน), 42D (5 เซอร์ปิน), 43A (4 เซอร์ปิน), 77B (3 เซอร์ปิน) และ 88E (2 เซอร์ปิน)
การศึกษาเกี่ยวกับเซอร์ปินของแมลงวันทองพบว่า Serpin-27A นั้นออกฤทธิ์ต้านอีสเตอร์โปรตีเอส (โปรตีเอสลำดับสุดท้ายในวัฎจักร Nudel, Gastrulation Defective, Snake and Easter) ที่ควบคุมการสร้างเนื้อเยื่อในอวัยวะส่วนแกนหลังและหน้าท้อง อีกทั้งยังมีส่วนช่วยในการทำงาน Spätzle (ลิแกนด์ประเภทไคโตไซน์ชนิดหนึ่ง) เพื่อกระตุ้นตัวรับ Toll-like receptor ในระบบภูมิคุ้มกันเพื่อให้ทนต่อแบคทีเรียราและไวรัสนอกจากนี้ การส่งสัญญาณ toll ที่เป็นผลจากการกระตุ้นตัวรับ Toll-like receptor ยังมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดของแมลงต่าง ๆ อีกด้วย
ในกระดิ่งเงินกระดิ่งทองมีโปรตีน SPN93 ซึ่งประกอบไปด้วยเซอร์ปิน 2 หน่วยย่อย ทำหน้าที่ควบคุมวัฎจักรการสลายโปรตีนผ่านการถ่ายทอดสัญญาณทอล (Toll signaling cascade)
จีโนมของC. elegansซึ่งเป็นสัตว์จำพวกหนอนตัวกลมสามารถถอดรหัสสร้างเซอร์ปินได้ 9  ชนิด โดยเซอร์ปินทั้งหมดนี้ไม่มีเพปไทด์ส่งสัญญาณและดูคล้ายจะเป็นเซอร์ปินประเภทภายในเซลล์อย่างไรก็ตาม มีเพียงเซอร์ปินเพียง 5 ชนิดเท่านั้นที่ดูเหมือนว่าจะสามารถออกฤทธิ์ยับยั้งการทำงานโปรตีเอสได้หนึ่งในนั้นก็คือ SRP-6 ที่ทำหน้าที่ป้องกันและต้านทานการแตกของไลโซโซมที่สัมพันธ์กับคาลเพนและมีภาวะเครียดเป็นปัจจัยเหนี่ยวนำ (stress-induced calpain-associated lysosomal disruption) นอกจากนี้ SRP-6 ยังช่วยยับยั้งการทำงานของซิสตีอีนโปรตีเอสที่ถูกปล่อยออกมาหลังการแตกของไลโซโซม ด้วยเหตุนี้จึงทำให้C. elegansที่ขาด SRP-6 นั้น มีความไวต่อภาวะเครียดมากกว่าปกติ และพบว่าหนอนที่ถูกหยุดการทำงานของยีนที่ควบคุมการสร้าง SRP-6 (knockout worms) จะตายเกือบทันทีเมื่อถูกนำไปวางในน้ำ (ผลจาก hypo-osmotic stress lethal phenotype; Osl) ส่วนสาเหตุอื่น ๆ ที่ทำให้การแสดงออกของ SRP-6 ลดน้อยลงจนนำไปสู่การตายของเซลล์ เนื้อเยื่อหรือทั้งระบบ ได้แก่ภาวะฉุกเฉินจากความร้อนความเครียดออกซิเดชันภาวะพร่องออกซิเจนและMET-4จึงสรุปได้ว่า SRP-6 และไลโซโซมมีบทบาทสำคัญเป็นอย่างมากในการตอบสนองภาวะเครียดและการควบคุมตายของเซลล์ในหนอนตัวกลม
เซอร์ปินที่ถูกค้นพบเป็นกลุ่มแรก ๆ นั้นเป็นเซอร์ปินที่พบในพืช โดยเซอร์ปิน Z ที่มีอยู่มากในเมล็ดข้าวบาร์เลย์และเป็นหนึ่งในส่วนประกอบโปรตีนที่สำคัญที่พบในเบียร์รวมไปถึงจีโนมของพืชต้นแบบอย่างเธลเครสที่มียีนที่คล้ายเซอร์ปินอยู่ 18 ยีน ถึงแม้ว่าจะมีเพียง 8 ยีนเท่านั้นที่มีลำดับนิวคลีโอไทด์ของเซอร์ปินยาวเต็มที่
การทดสอบในหลอดทดลอง (in vitro) พบว่า เซอร์ปินจากพืชบางชนิดออกฤทธิ์ยับยั้งซีรีนโปรตีเอสที่มีโครงสร้างคล้ายไคโมทริปซิน (chymotrypsin-like serine proteases) ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมได้เป็นอย่างดี ตัวอย่างการศึกษาที่อธิบายปรากฏการณ์ดังกล่าวได้ดีที่สุดนั้นเป็นการศึกษาการทำงานของเซอร์ปิน Zx (BSZx) ในข้าวบาร์เลย์ซึ่งพบว่ามีความสามารถในการต้านทริปซินและไคโมทริปซินรวมไปถึงแฟกเตอร์ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการจับลิ่มของเลือดในมนุษย์หลายชนิดอย่างไรก็ดี เอนไซม์ที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงซีรีนโปรตีเอสที่มีโครงสร้างคล้ายไคโมทริปซินนั้นไม่ปรากฏว่ามีอยู่ในพืช นอกจากนี้ยังพบว่าวงศูนย์ปฏิกิริยาของเซอร์ปินหลายชนิดที่พบในข้าวสาลีและข้าวไรย์มีการเรียงลำดับ PolyQ ต่อเนื่องซ้ำ ๆ คล้ายกับที่พบในโพรลามีนซึ่งเป็นโปรตีนเก็บสะสมภายในเอนโดสเปิร์มของเมล็ดพืชจึงอาจพอสรุปได้ว่า เซอร์ปินที่พบในพืชเหล่านี้อาจทำหน้าที่ในการยับยั้งโปรตีเอสจากแมลงหรือจุลชีพที่มีคุณสมบัติในการย่อยโปรตีนเก็บสะสมเมล็ด โดยมีการศึกษาหนึ่งที่ให้ข้อสรุปสนับสนุนสมมติฐานข้างต้น กล่าวคือ ถึงแม้จะพบความสัมพันธ์แบบแปรผกผันระหว่างการแสดงออกของ CmPS-1 ซึ่งเป็นเซอร์ปินที่พบในสารละลายสารอาหาร (phloem sap) ของต้นฟักทองและแตงกวากับการอยู่รอดและการขยายพันธุ์ของเพลี้ยอ่อนแต่การศึกษาในหลอดทดลองกลับพบว่า การให้สารละลาย CmPS-1 ความบริสุทธิ์สูงที่สกัดจากสารละลายสารอาหารข้างต้น กลับไม่มีผลต่อการรอดชีวิตของกลุ่มตัวอย่าง
นอกจากนี้ ยังมีการค้นพบหน้าที่อื่นหรือโปรตีเอสเป้าหมายอื่นของเซอร์ปินพืชอีกหลายชนิด อาทิ เซอร์ปิน AtSerpin1 (At1g47710;3LE2​) ที่พบในพืชสกุลอะราบิดอบซิสที่ทำหน้าที่เป็นสารตัวกลางในการควบคุมการเกิดไม่ให้เกิดการทำงานของโปรแกรมการตายของเซลล์ที่มากเกินไป โดยมีเป้าหมายการออกฤทธิ์ที่ซิสเตอีนโปรตีเอสชื่อว่า 'Responsive to Desiccation-21' (RD21)และการศึกษาในหลอดทดลองยังพบว่า AtSerpin1 สามารถยับยั้งเอนไซม์โปรตีเอสที่คล้ายเมตาแคสเปสได้อีกด้วยทั้งนี้ ยังมีเซอร์ปินอีก 2 ชนิดที่พบในพืชดังกล่าว ได้แก่ AtSRP2 (At2g14540) และ AtSRP3 (At1g64030) ซึ่งจะทำงานตอบสนองต่อการได้รับความเสียหายของดีเอ็นเอ
ณ ปัจจุบัน มีการค้นพบเซอร์ปินในสิ่งมีชีวิตจำพวกเห็ดราเพียง 1 ชนิด คือ เซลปิน (celpin) จากราPiromycesspp.สายพันธุ์ E2 ซึ่งเป็นราที่ไม่ต้องการออกซิเจน(anaerobic fungi) ในจีนัสPiromycesอาศัยอยู่ในทางเดินอาหารของสัตว์เคี้ยวเอื้องโดยราชนิดนี้มีส่วนช่วยสำคัญในการย่อยสลายชิ้นส่วนของพืชที่สัตว์เหล่านี้กินเข้าไป ทั้งนี้ปลายซี(C-terminus) ของเซลปินประกอบไปด้วยกรดอะมิโน 380 หน่วย ซึ่งเป็นส่วนที่แสดงคุณสมบัติเป็นเซอร์ปิน ส่วนปลายเอ็น(N-terminus) จะประกอบไปด้วยดอคเกอรินจำนวน 2 โมเลกุล ซึ่งเป็นสารที่มีส่วนช่วยในการสร้างเซลลูโลโซมของรา เพื่อใช้เป็นแหล่งสะสมเอนไซม์ที่จำเป็นในการย่อยชิ้นส่วนพืช จึงมีความเป็นไปได้ว่า เซลปินที่พบในราสายพันธุ์นี้อาจมีหน้าที่ป้องกันไม่ให้เซลลูโลโซมถูกทำลายด้วยโปรตีเอสจากพืชนอกจากนี้ยังมีรายงานการค้นพบเซอร์ปินของแบคทีเรียที่ทำหน้าที่คล้ายคลึงกันกับเซลปินอีกด้วย