Serine - Serine

Serine
Fórmula Esquelética
Fórmula esquelética de L- serina
Serina em pH fisiológico
L- serina zwitterion
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Nomes
Nome IUPAC
Serine
Outros nomes
Ácido 2-amino-3-hidroxipropanoico
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard 100.000.250 Edite isso no Wikidata
Número EC
KEGG
UNII
  • InChI = 1S / C3H7NO3 / c4-2 (1-5) 3 (6) 7 / h2,5H, 1,4H2, (H, 6,7) / t2- / m0 / s1 VerificaY
    Chave: MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N VerificaY
  • 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
  • Zwitterion : C ([C @@ H] (C (= O) [O -]) [NH3 +]) O
Propriedades
C 3 H 7 N O 3
Massa molar 105,093  g · mol −1
Aparência cristais brancos ou pó
Densidade 1,603 g / cm 3 (22 ° C)
Ponto de fusão 246 ° C (475 ° F; 519 K) se decompõe
solúvel
Acidez (p K a ) 2,21 (carboxil), 9,15 (amino)
Página de dados suplementares
Índice de refração ( n ),
constante dielétricar ), etc.

Dados termodinâmicos
Comportamento da fase
sólido-líquido-gás
UV , IR , NMR , MS
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referências da Infobox

A serina (símbolo Ser ou S ) é um α- aminoácido usado na biossíntese de proteínas. Ele contém um grupo α- amino (que está no protonado - NH+
3
forma sob condições biológicas), um grupo carboxila (que está no desprotonado - COO-
sob condições biológicas), e uma cadeia lateral consistindo de um grupo hidroximetil , classificando-o como um aminoácido polar . Ele pode ser sintetizado no corpo humano em circunstâncias fisiológicas normais, tornando-o um aminoácido não essencial. É codificado pelos códons UCU, UCC, UCA, UCG, AGU e AGC.

Ocorrência

( S ) -Serina (esquerda) e ( R ) -serina (direita) na forma zwitteriônica em pH neutro

Este composto é um dos aminoácidos proteinogênicos de ocorrência natural . Apenas o L - estereoismero aparece naturalmente em proteínas. Não é essencial para a dieta humana, uma vez que é sintetizado no corpo a partir de outros metabólitos , incluindo a glicina . A serina foi obtida pela primeira vez a partir da proteína da seda , uma fonte particularmente rica, em 1865 por Emil Cramer. Seu nome é derivado do latim para seda, sericum . A estrutura da Serine foi estabelecida em 1902. Fontes alimentares com alto teor de L -Serine entre suas proteínas incluem ovos, edamame, cordeiro, fígado, porco, salmão, sardinha, alga marinha, tofu.

Biossíntese

A biossíntese da serina começa com a oxidação do 3-fosfoglicerato (um intermediário da glicólise ) em 3-fosfohidroxipiruvato e NADH pela fosfoglicerato desidrogenase ( EC 1.1.1.95 ). A aminação redutiva (transaminação) desta cetona pela fosfoserina transaminase ( EC 2.6.1.52 ) produz 3-fosfoserina ( O- fosfoserina) que é hidrolisada em serina pela fosfoserina fosfatase ( EC 3.1.3.3 ).

Em bactérias como a E. coli, essas enzimas são codificadas pelos genes serA (EC 1.1.1.95), serC (EC 2.6.1.52) e serB (EC 3.1.3.3).

Biossíntese de serina

Biossíntese de glicina : Serina hidroximetiltransferase (SHMT = serina transhidroximetilase) também catalisa as conversões reversíveis de L- serina em glicina (clivagem retro-aldol) e 5,6,7,8-tetrahidrofolato em 5,10-metilenotetrahidrofolato (mTHF) (hidrólise) . SHMT é uma enzima dependente de fosfato de piridoxal (PLP). A glicina também pode ser formada a partir de CO 2, NH 4 + e mTHF em uma reação catalisada pela glicina sintase .

Síntese e produção industrial

Industrialmente, a L- serina é produzida a partir da glicina e do metanol catalisados ​​pela hidroximetiltransferase .

A serina racêmica pode ser preparada em laboratório a partir de acrilato de metila em várias etapas:

Síntese de dl-serine.svg

Função biológica

Metabólico

Síntese de cisteína a partir da serina. A cistationina beta sintase catalisa a reação superior e a cistationina gama-liase catalisa a reação inferior.

A serina é importante no metabolismo porque participa da biossíntese de purinas e pirimidinas . É o precursor de vários aminoácidos, incluindo glicina e cisteína , bem como triptofano em bactérias. É também o precursor de vários outros metabólitos, incluindo esfingolipídeos e folato , que é o principal doador de fragmentos de um carbono na biossíntese.

Papel estrutural

A serina desempenha um papel importante na função catalítica de muitas enzimas . Foi demonstrado que ocorre nos sítios ativos da quimiotripsina , tripsina e muitas outras enzimas. Os chamados gases nervosos e muitas substâncias usadas em inseticidas demonstraram agir combinando-se com um resíduo de serina no sítio ativo da acetilcolina esterase , inibindo completamente a enzima.

As cadeias laterais da serina são frequentemente ligadas por hidrogênio; os pequenos motivos mais comuns formados são voltas ST , motivos ST (geralmente no início das hélices alfa) e grampos ST (geralmente no meio das hélices alfa).

Como um constituinte (resíduo) de proteínas, sua cadeia lateral pode sofrer glicosilação ligada a O , que pode estar funcionalmente relacionada ao diabetes .

É um dos três resíduos de aminoácidos que são comumente fosforilados por quinases durante a sinalização celular em eucariotos . Os resíduos de serina fosforilados são frequentemente referidos como fosfoserina .

Serina proteases são um tipo comum de protease.

Sinalização

A D- serina, sintetizada em neurônios pela serina racemase a partir da L- serina (seu enantiômero ), atua como um neuromodulador coativando os receptores NMDA , tornando-os capazes de se abrir se eles também se ligarem ao glutamato . A D- serina é um agonista potente no local da glicina (NR1) do receptor de glutamato do tipo NMDA (NMDAR). Para que o receptor se abra, o glutamato e a glicina ou a D- serina devem se ligar a ele; além disso, um bloqueador de poro não deve ser ligado (por exemplo, Mg 2+ ou Zn 2+ ). Na verdade, a D- serina é um agonista mais potente no local da glicina no NMDAR do que a própria glicina.

Acreditava-se que a D- serina existisse apenas em bactérias até relativamente recentemente; foi o segundo aminoácido D descoberto a existir naturalmente em humanos, presente como uma molécula sinalizadora no cérebro, logo após a descoberta do D- aspartato . Se os aminoácidos D tivessem sido descobertos em humanos antes, o local da glicina no receptor NMDA poderia, em vez disso, ser denominado local da D- serina. Além do sistema nervoso central, a D- serina desempenha um papel de sinalização em tecidos e órgãos periféricos, como cartilagem, rim e corpo cavernoso.

Sensação gustativa

L- serina é doce com sabor umami menor e azedo em alta concentração.

Pure D -serine é um pó cristalino esbranquiçado com um leve aroma de mofo. D -Serine é doce com um sabor azedo menor adicional em concentrações médias e altas.

Significado clínico

Os distúrbios por deficiência de serina são defeitos raros na biossíntese do aminoácido L- serina. No momento, três distúrbios foram relatados:

  • Deficiência de 3-fosfoglicerato desidrogenase
  • Deficiência de 3-fosfoserina fosfatase
  • Deficiência de fosfoserina aminotransferase

Esses defeitos enzimáticos levam a sintomas neurológicos graves, como microcefalia congênita e retardo psicomotor grave e, além disso, em pacientes com deficiência de 3-fosfoglicerato desidrogenase, a convulsões intratáveis. Esses sintomas respondem em grau variável ao tratamento com L- serina, às vezes combinada com glicina. A resposta ao tratamento é variável e o resultado funcional a longo prazo é desconhecido. Para fornecer uma base para melhorar a compreensão da epidemiologia, correlação genótipo / fenótipo e resultado dessas doenças, seu impacto na qualidade de vida dos pacientes, bem como para avaliar estratégias diagnósticas e terapêuticas, um registro de pacientes foi estabelecido pelo International Working não comercial Group on Neurotransmitter Related Disorders (iNTD).

Pesquisa para uso terapêutico

A classificação da L- serina como um aminoácido não essencial passou a ser considerada condicional, uma vez que vertebrados como os humanos nem sempre podem sintetizar quantidades ótimas ao longo de toda a vida. A L- serina está em um ensaio clínico humano aprovado pela FDA como um possível tratamento para a Esclerose Lateral Amiotrófica, ALS (identificador ClinicalTrials.gov: NCT01835782). Uma meta-análise de 2011 descobriu que a sarcosina adjuvante tem um tamanho de efeito médio para sintomas negativos e totais. Também há evidências de que a L- serina pode adquirir um papel terapêutico no diabetes.

O D- Serine está sendo estudado em roedores como um potencial tratamento para a esquizofrenia. A D- serina também foi descrita como um biomarcador potencial para o diagnóstico precoce da doença de Alzheimer (DA), devido a uma concentração relativamente alta dela no líquido cefalorraquidiano de prováveis ​​pacientes com DA.

Veja também

Referências

links externos