Серин

Серин (симбол: Ser или S) — α-аминокиселина која се користи во биосинтезата на белковините. Содржи α-аминогрупа (која е во протонираниот облик − во биолошки услови), карбоксилна група (која е во депротонираниот облик − во биолошки услови) и страничен ланец кој се состои од хидроксиметилна група, што значи дека се класификува како поларна аминокиселина. Може да се синтетизира во човечкото тело под нормални физиолошки околности, што ја прави неесенцијална аминокиселина. Кодирана е од кодоните UCU, UCC, UCA, UCG, AGU и AGC.
1 Застапеност
Ова соединение е едно од природно застапените протеиногени аминокиселини. Само L-стереоизомерот се јавува природно во белковините. Не се смета за неопходно во човековата исхрана бидејќи во телото се синтетизира од други метаболити како глицинот. Серинот за првпат е добиен од белковина на свила од страна на Емил Крамер во 1865 г. Името му е изведено од латинскиот збор свила — ''sericum''. Структурата на серинот е утврдена во 1902 г. Меѓу храните богати со L-серин се јајцата, едамамето, јагнешкото, џигерот, свинското, лососот, сардините, морската трева и тофуто.
2 Биосинтеза
Биосинтезата на серинот почнува со оксидација на 3-фосфоглицерат (меѓупроизвод од гликолиза) во 3-фосфохидроксипируват и NADH под дејство на фосфоглицерат дехидрогеназа. Редуктивната аминација (трансаминација) на овој кетон од фосфоферин трансаминаза дава 3-фосфоферин (''O''-фосфосерин) кој се хидролизира во серин под дејство на фосфосерин фосфатаза.
Кај бактериите како ''E. coli'' овие ензими се кодирани од гените serA (EC 1.1.1.95), serC (EC 2.6.1.52) и serB (EC 3.1.3.3).
Глицинска биосинтеза: Серин хидроксиметилтрансферазата (SHMT = серин трансхидроксиметилаза) исто така ги катализира повратните претворања на L-серин во глицин (ретроалдолно цепење) и 5,6,7,8-тетрахидрофолат во 5,10-метилентетрахидрофолат (mTHF) (хидролиза). SHMT е ензим зависен од пиридоксал фосфат (PLP). Глицинот може да се образува и од CO<sub>2</sub>, и mTHF во реакција катализирана од глицинска синтаза.
3 Синтеза и индустриско производство
L-серинот индустриски се произведува од глицин и метанол катализирани со хидроксиметилтрансфераза.
Рацемскиот серин може да се добие во лабораторија од метил акрилат во неколку чекори::
4 Биолошка улога
4.1 Во метаболизмот
Серинот е важен за метаболизмот поради неговото учество во биосинтезата на пурините и пиримидините. Тој е претходник на неколку аминокиселини како глицинот и цистеинот, како и триптофанот во бактериите. Има улога на претходник и на разни други метаболите како сфинголипидите и фолатот, кој е главниот дарител на еднојаглеродните фрагменти во биосинтезата.
4.2 Сигнализација
D-серинот, синтетизиран во невроните со серинска рацемаза од L-серинот (неговиот енантиомер), служи како невромодулатор со коактивирање на NMDA-рецепторите, овозможувајќи им да се отворат ако тогаш врзат и глутамат. D-серинот е моќен агонист во глицинското место (NR1) на глумаматниот рецептор од NMDA-тип (NMDAR). За да се отвори рецепторот, глутаматот и глицинот или D-серинот мора да се сврзат со него; покрај тоа, не смее да има врзан блокатор на пори (на пр. Mg<sup>2+</sup> или Zn<sup>2+</sup>). D-серинот всушност е помоќен агонист во глицинското место врз NMDAR отколку самиот глицин.
До релативно неодамна се сметало дека D-серинот го има само во бактерии. Набргу по откривањето на D-аспартатот, тој е пронајден и кај човекот како втората D-аминокиселина со природно присуство во човечкото тело и има улога на сигнална молекула во мозокот. Ако D-аминокиселините биле откриени кај човекот порано, глицинското место на NMDA-рецепторот веројатно ќе го носел името D-серинско место. Освен во централниот нервен систем, D-серинот има сигнална улога во перифералните ткива на органи како ’рскавицата, бубрегот и пештерестото тело.
5 Клиничка значајност
Пореметувањата од недостаток не серин се ретки мани во биосинтезата на аминокиселината L-серин. Досега се познати три:
* недостаток од 3-фосфоглицерат дехидрогеназа
* недостаток од 3-фосфосерин фосфатаза
* недостаток од фосфосерин аминотрансфераза
Овие ензимски мани водат до тешки невролошки симптоми како вродена микроцефалија и тешка психомоторна заостанатост, па дури и нескротливи епилептични напади. Овие симптоми во различна мера се отстрануваат или ублажуваат со L-серин, понекогаш заедно со глицин.
Успехот на лекувањето е разнолик, а долгорочниот фунцкионален исход е непознат. Постои регистар на пациенти кои се проучуваат за да се утврди заднината на болеста и начинот на можно лекување.
Освен попречувањето на биосинтезата на серинот, може да се попречи и неговиот транспорт. Еден пример е спастичната квадриплегија, тенкото мозолесто тело и прогресивната микроцефалија, болест предизвикана од мутации кои влијаат врз работата на неутралниот аминокиселински транспортер A.
D-серинот се проучува кај глодачите како потенцијален лек за шизофренија. Опишан е и како потенцијален биопоказател за рана дијагноза на Алцхајмеровата болест поради неговата релативно висока во ’рбетномозочната течност кај варојатните пациенти.
Се теоретизира дека D-серинот е потенцијален лек за невросетилни слушни пореметувања како губењето на слухот и тинитот.
6 Поврзано
* Изосерин
* Хомосерин