SERIN: ÖZELLIKLER, IŞLEVLER, METABOLIZMA, YIYECEK - BIYOLOJI - 2025

Serin , bu insanlar ve diğer hayvanlar için önemli bir amino asit olarak sınıflandırılmamış olan, ancak, insan vücudu tarafından sentezlendiği için, 22 baz amino asitlerden biridir.

Üç harfli isimlendirmeye göre serin literatürde Ser (tek harfli kodda S) olarak tanımlanmaktadır. Bu amino asit, çok sayıda metabolik yola katılır ve polar özelliklere sahiptir, ancak nötr pH'da yükü yoktur.

Serine amino asit yapısının temsili (Kaynak: Paginazero at it.wikipedia, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Hücreler için önemli olan birçok enzim, aktif bölgelerinde bol miktarda serin kalıntısı konsantrasyonuna sahiptir, bu nedenle bu amino asidin birçok fizyolojik ve metabolik etkisi vardır.

Serin, birçok işlevi arasında, glisin ve sistein gibi diğer amino asitlerin biyosentezine öncü ve iskele molekülü olarak katılır ve hücre zarlarında bulunan sfingolipidlerin yapısının bir parçasıdır.

Serinin sentez hızı her organda değişir ve ayrıca bireyin içinde bulunduğu gelişim evresine göre değişir.

Bilim adamları, beyin dokusundaki L-serin konsantrasyonlarının yaşla birlikte arttığını, çünkü yetişkin beyninde kan-beyin bariyerinin geçirgenliği azaldığından ciddi beyin bozukluklarına neden olabileceğini öne sürdüler.

L-serinin, bu çoklu metabolik yolların öncülerini sağladığı için nörotransmiterlerin, fosfolipidlerin ve diğer karmaşık makromoleküllerin biyosentezi için hayati önem taşıdığı bilinmektedir.

Çeşitli çalışmalar, belirli hasta tiplerine L-serin takviyeleri veya konsantrelerinin sağlanmasının glukoz homeostazını, mitokondriyal işlevi iyileştirdiğini ve nöron ölümünü azalttığını göstermiştir.

Özellikleri ve yapısı

Tüm amino asitler, temel yapıları olarak bir karboksil grubuna ve aynı karbon atomuna bağlı bir amino grubuna sahiptir; Ancak bunlar, boyutları, yapıları ve hatta elektrik yükleri bakımından değişiklik gösterebilen R grupları olarak bilinen yan zincirleriyle birbirinden farklılık gösterir.

Serin, üç karbon atomu içerir: bir yandan bir karboksil grubuna (COOH) ve diğer yandan bir amino grubuna (NH3 +) bağlı bir merkezi karbon. Merkezi karbonun diğer iki bağı, bir hidrojen atomu ve serin karakteristiği olan bir CH2OH grubu (R grubu) tarafından işgal edilmiştir.

Amino asitlerin amino ve karboksil gruplarının eklendiği merkezi karbon, a-karbon olarak bilinir. R gruplarındaki diğer karbon atomları, Yunan alfabesindeki harflerle gösterilir.

Serin durumunda, örneğin, OH grubuna bağlı olan R grubundaki tek karbon atomu,-karbon olarak bilinir.

sınıflandırma

Serin, yüksüz polar amino asitler grubu içinde sınıflandırılır. Bu grubun üyeleri suda çözünürlüğü yüksek amino asitlerdir, yani hidrofilik bileşiklerdir. Serin ve treoninde hidrofiliklik, hidroksil (OH) grupları aracılığıyla su ile hidrojen bağları oluşturma yeteneklerinden kaynaklanmaktadır.

Yüksüz polar amino asitler grubu içinde sistein, asparagin ve glutamin de gruplanır. Bunların hepsinin R zincirinde bir polar grubu vardır, ancak bu grup iyonlaşabilir değildir ve nötraliteye yakın pH'larda yüklerini iptal ederek "zwitterion" formunda bir bileşik üretirler.

Stereokimya

Amino asitlerin genel asimetrisi, bu bileşiklerin stereokimyasını, katıldıkları metabolik yollarda hayati önem taşır. Serin durumunda, D- veya L-serin olarak bulunabilir, ikincisi yalnızca astrositler olarak bilinen sinir sistemi hücreleri tarafından sentezlenir.

Amino asitlerin a karbonları, bağlı dört farklı ikame ediciye sahip oldukları için kiral karbonlardır ve bu, her bir amino asit için en az iki ayırt edilebilir stereoizomer olduğunu ortaya çıkarır.

Bir stereoizomer, bir molekülün ayna görüntüsüdür, yani biri diğerinin üzerine bindirilemez. Deneysel olarak bu amino asitlerin çözeltileri polarize ışık düzlemini zıt yönlerde döndürdüğü için D veya L harfi ile gösterilirler.

Sinir sistemi hücrelerinde sentezlenen L-serin, glisin veya D-serin sentezlemek için bir substrat görevi görür. D-serin, nöronlar arasında vezikül alışverişinin gerçekleşmesi için en önemli unsurlardan biridir, bu nedenle bazı yazarlar her iki serin izoformunun aslında nöronlar için gerekli amino asitler olduğunu öne sürmektedir.

Özellikleri

R zincirindeki OH serin grubu onu iyi bir nükleofil yapar, bu nedenle birçok enzimin aktif bölgelerindeki serinler ile aktivitesinin anahtarıdır. Serin, NADPH ve glutatyon nükleotidlerinin sentezi için gerekli olan substratlardan biridir.

L-serin, merkezi sinir sisteminin gelişimi ve düzgün işleyişi için gereklidir. Çalışmalar, düşük dozlarda L-serinin hipokampal nöronlara ve Purkinje hücrelerine in vitro olarak eksojen verilmesinin hayatta kalmayı iyileştirdiğini göstermiştir.

Kanser hücreleri ve lenfositler üzerinde yapılan çeşitli çalışmalar, serine bağımlı karbon birimlerinin, aşırı nükleotid üretimi ve bunun yanı sıra kanser hücrelerinin sonraki proliferasyonu için gerekli olduğunu bulmuştur.

Selenosistein, 22 temel amino asidin bir parçasıdır ve sadece bir serin türevi olarak elde edilir. Bu amino asit sadece bazı proteinlerde gözlenmiştir, sisteine ​​bağlı kükürt yerine selenyum içerir ve esterlenmiş serinden başlayarak sentezlenir.

biosentezi

Serin, insan vücudu tarafından sentezlendiği için gerekli olmayan bir amino asittir. Bununla birlikte, esas olarak proteinler ve fosfolipidler gibi farklı kaynaklardan oluşan diyetten asimile edilebilir.

Serin, bir hidroksimetil-transferaz enziminin aracılık ettiği bir reaksiyon olan bir glisin molekülünün dönüşümü yoluyla L formunda sentezlenir.

L-serin sentezinin ana bölgesinin nöronlarda değil astrositlerde olduğu bilinmektedir. Bu hücrelerde sentez, glikolitik bir ara ürün olan 3-fosfogliseratın katıldığı bir fosforilasyon yolu ile gerçekleşir.

Bu yolda üç enzim etki eder: 3-fosfogliserat dehidrojenaz, fosfoserin-transferaz ve fosfoserin-fosfataz.

Serin sentezi söz konusu olduğunda diğer önemli organlar karaciğer, böbrekler, testisler ve dalaktır. Serini fosforilasyon dışındaki yollarla sentezleyen enzimler sadece karaciğer ve böbreklerde bulunur.

Bilinen ilk serin sentez yollarından biri, L-serinin ikincil bir metabolit olarak elde edildiği glukoneojenezde yer alan katabolik yoldu. Ancak bu yolun vücut serin üretimine katkısı düşüktür.

Metabolizma

Şu anda serinin, D-gliserik asit, 3-fosfogliserik asit ve 3-fosfohidroksipiruvik asitin üretildiği karaciğerdeki karbonhidrat metabolizmasından elde edilebileceği bilinmektedir. 3-hidroksi piruvik asit ile alanin arasındaki bir transaminasyon işlemi sayesinde serin üretilir.

Glikozun karbon 4'ünü radyoaktif olarak etiketleyen sıçanlarla yapılan deneyler, bu karbonun, serin karbon iskeletlerine etkin bir şekilde dahil edildiği sonucuna varmıştır, bu da, söz konusu amino asidin muhtemelen piruvattan üç karbonlu bir öncüye sahip olduğunu düşündürmektedir.

Bakterilerde L-serin-deaminaz enzimi, serin metabolize etmekten sorumlu ana enzimdir: L-serini piruvata dönüştürür. Bu enzimin, glikoz ile minimal ortamda yetiştirilen E. coli kültürlerinde mevcut ve aktif olduğu bilinmektedir.

L-serin-deaminazın bu mikroorganizmalardaki gerçek işlevinin ne olduğu kesin olarak bilinmemektedir, çünkü ekspresyonu, ultraviyole radyasyon yoluyla DNA'ya nalidiksik asit, mitomisin ve diğerlerinin varlığıyla zarar veren mutasyonel efektörler tarafından indüklenmektedir. bundan önemli fizyolojik sonuçlara sahip olması gerektiği sonucu çıkar.

Serin yönünden zengin besinler

Yüksek protein konsantrasyonuna sahip tüm yiyecekler, başta yumurta, et ve balık olmak üzere serin açısından zengindir. Bununla birlikte, bu gerekli olmayan bir amino asittir, bu nedenle vücut onu kendi başına sentezleyebildiği için onu sindirmek kesinlikle gerekli değildir.

Bazı insanlar, serin ve glisin sentez mekanizmalarıyla ilgili bir fenotipe sahip oldukları için nadir görülen bir rahatsızlıktan muzdariptir, bu nedenle, her iki amino asit için de konsantre gıda takviyeleri almaları gerekir.

Ek olarak, vitamin takviyelerinin satışında uzmanlaşmış ticari markalar (Lamberts, Now Sport ve HoloMega), oldukça rekabetçi sporcular ve haltercilerde kas kütlesi üretimini artırmak için fosfatidilserin ve L-serin konsantreleri sunmaktadır.

İlgili hastalıklar

Serinin biyosentezinde yer alan enzimlerin arızalanması ciddi patolojilere neden olabilir. Kan plazmasındaki ve beyin omurilik sıvısındaki serin konsantrasyonunu azaltarak, hipertoni, psikomotor gerilik, mikrosefali, epilepsi ve merkezi sinir sisteminin karmaşık bozukluklarına neden olabilir.

Şu anda, serin eksikliğinin diabetes mellitus gelişiminde rol oynadığı keşfedilmiştir çünkü L-serin, insülin ve reseptörlerinin sentezi için gereklidir.

Serin biyosentezinde kusurlu bebekler doğumda nörolojik olarak anormaldir, intrauterin büyüme geriliği, konjenital mikrosefali, katarakt, nöbetler ve ciddi nörogelişimsel gecikme yaşarlar.

Referanslar

1. Elsila, JE, Dworkin, JP, Bernstein, MP, Martin, MP ve Sandford, SA (2007). Yıldızlararası buz analoglarında amino asit oluşum mekanizmaları. Astrophysical Journal, 660 (1), 911.
2. Ichord, RN ve Bearden, DR (2017). Perinatal metabolik ensefalopatiler. Swaiman'ın Pediatrik Nörolojisinde (s. 171-177). Elsevier.
3. Mothet, JP, Ebeveyn, AT, Wolosker, H., Brady, RO, Linden, DJ, Ferris, CD, … & Snyder, SH (2000). D-serin, N-metil-D-aspartat reseptörünün glisin bölgesi için endojen bir liganddır. Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri, 97 (9), 4926-4931
4. Nelson, DL, Lehninger, AL ve Cox, MM (2008). Lehninger biyokimyanın ilkeleri. Macmillan.
5. Rodríguez, AE, Ducker, GS, Billingham, LK, Martinez, CA, Mainolfi, N., Suri, V.,… & Chandel, NS (2019). Serin Metabolizması Makrofaj IL-1β Üretimini Destekler. Hücre metabolizması, 29 (4), 1003-1011.
6. Tabatabaie, L., Klomp, LW, Berger, R. ve De Koning, TJ (2010). Merkezi sinir sisteminde L-serin sentezi: serin eksikliği bozuklukları üzerine bir inceleme. Moleküler genetik ve metabolizma, 99 (3), 256-262.