Serine

Na Serine gre za aminokislino, ki je ena izmed dvajsetih naravnih aminokislin in ni bistvenega pomena. D-oblika serina deluje kot so-agonist pri nevronski signalizaciji in ima lahko vlogo pri različnih duševnih boleznih.

Kaj je serin?

Serin je aminokislina s strukturno formulo H2C (OH) -CH (NH2) -COOH. Pojavlja se v obliki L in je ena od nebistvenih aminokislin, saj jo človeško telo lahko proizvaja sam. Serine svoje ime dolguje latinski besedi "sericum", kar pomeni "svila".

Svila lahko služi kot surovina za serin s tehnično predelavo lepila sericin svile. Kot vse aminokisline ima tudi serin značilno strukturo. Karboksilno skupino sestavljajo atomski niz ogljik, kisik, kisik, vodik (COOH); karboksilna skupina reagira kislo, ko se ion H + odcepi. Druga skupina atomov je amino skupina. Sestavljen je iz enega dušikovega atoma in dveh vodikovih atomov (NH2).

V nasprotju s karboksilno skupino ima amino skupina osnovno reakcijo, saj na prosti dušični par elektronov veže proton. Karboksilna skupina in amino skupina sta enaki za vse aminokisline. Tretja skupina atomov je stranska veriga, ki ji aminokisline dolgujejo različne lastnosti.

Funkcija, učinek in naloge

Serin ima dve pomembni funkciji za človeško telo. Kot aminokislina je serin gradnik beljakovin, beljakovine pa so makromolekule in tvorijo encime in hormone ter osnovne snovi, kot sta aktin in miozin, ki tvorita mišice.

Protitelesa imunskega sistema in hemoglobin, rdeči krvni pigment, so tudi beljakovine. Poleg serina obstaja še devetnajst drugih aminokislin, ki se pojavljajo v naravnih beljakovinah. Specifična razporeditev aminokislin ustvarja dolge verige beljakovin. Te fizične lastnosti se zaradi svojih fizičnih lastnosti zložijo in tvorijo prostorsko tridimenzionalno strukturo. Genska koda določa vrstni red aminokislin znotraj takšne verige.

Večina človeških celic vsebuje serin v L-obliki. V nasprotju s tem se D-serin proizvaja v celicah živčnega sistema - nevronih in glialnih celicah. V tej varianti serin deluje kot so-agonist: veže se na receptorje živčnih celic in s tem sproži signal v nevronu, ki ga kot električni impulz oddaja svojemu aksonu in naprej do naslednje živčne celice. Na ta način poteka prenos informacij znotraj živčnega sistema.

Vendar se sporočilna snov po svoji volji ne more povezati z vsakim receptorjem: V skladu z načelom ključavnice morajo imeti nevrotransmiterji in receptorji lastnosti, ki se med seboj ujemajo. D-serin se med drugim pojavlja kot so-agonist na receptorjih NMDA. Čeprav serin tam ni glavna sporočilna snov, ima okrepljiv učinek na prenos signala.

Izobraževanje, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti

Serin je bistven za delovanje telesa. Človeške celice proizvajajo serin z oksidacijo in aminiranjem 3-fosfoglicerata, torej z dodajanjem amino skupine. Serin je ena izmed nevtralnih aminokislin: njegova amino skupina ima uravnoteženo pH vrednost, zato ni niti kisla niti bazična. Poleg tega je serin polarna aminokislina.

Ker je eden izmed gradnikov vseh človeških beljakovin, je zelo pogost. Serija L tvori naravno varianto serina in se pojavlja predvsem pri nevtralni pH vrednosti okoli sedmih. Ta pH vrednost prevladuje v celicah človeškega telesa, v katerih se predela serin. L-serin je zwitterion. Zwitterion nastane, ko karboksilna skupina in amino skupina reagirata drug z drugim: proton karboksilne skupine seli v amino skupino in se tam veže na par prostih elektronov.

Zwitterion ima torej pozitiven in negativen naboj in se kot celota ne napolni. Telo pogosto razgradi serin do glicina, ki je tudi aminokislina, ki je tako kot serin nevtralna, vendar nepolarna. Serin lahko proizvaja tudi piruvat, ki je znan tudi kot acetilformna kislina ali piruvična kislina. To je keto karboksilna kislina.

Bolezni in motnje

Serin se v svoji L obliki pojavlja v nevronih in glialnih celicah in verjetno igra vlogo pri različnih duševnih boleznih. L-serin se veže kot so-agonist na N-metil-D-aspartatne receptorje ali na NMDA receptorje. Intenzivira učinek nevrotransmiterja glutamat, ki se veže na receptorje NMDA in s tem aktivira živčne celice.

Programi učenja in spomina so odvisni od receptorjev NMDA; kaže na preoblikovanje sinaptičnih povezav in s tem spremeni strukturo živčnega sistema. Ta plastičnost se izraža kot učenje na makro ravni. Znanost meni, da je ta povezava pomembna za duševne bolezni. Duševne bolezni vodijo do številnih funkcionalnih okvar, ki pogosto vključujejo tudi težave s spominom. Nepravilni učni procesi lahko prispevajo tudi k razvoju duševnih bolezni. Primer tega je depresija. Depresija vodi v slabe kognitivne zmogljivosti, zlasti kadar je zelo huda. Vendar se sposobnost učenja in spomina ponovno izboljša, ko depresija popusti.

Trenutna teorija predvideva, da pogosta aktivacija določenih živčnih poti poveča verjetnost, da se te poti hitreje aktivirajo v primeru prihodnjih dražljajev: spodbujevalni prag pade. Ta premislek temelji na deblokiranju receptorjev, ki bi lahko razložil postopek. V primeru duševnih bolezni, kot sta depresija ali shizofrenija, lahko pride do motenj v tem procesu, kar lahko razloži vsaj del zadevnih simptomov. V tem okviru začetne študije potrjujejo učinek D-serina kot antidepresiva.