세린 이 인간 및 기타 동물 용 필수 아미노산으로 분류되지는 않지만이를 인간의 몸에 의해 합성되기 때문에, (22 개) 염기성 아미노산의 하나이다.
세 문자 명명법에 따르면 세린은 문헌에서 Ser (단일 문자 코드의 S)로 설명됩니다. 이 아미노산은 많은 대사 경로에 참여하고 극성 특성을 갖지만 중성 pH에서는 전하가 없습니다.
아미노산 구조 Serine의 표현 (출처 : Paginazero at it.wikipedia via Wikimedia Commons)
세포에 중요한 많은 효소는 활성 부위에 풍부한 농도의 세린 잔기를 가지고 있으므로이 아미노산은 여러 가지 생리 학적 및 대사 적 의미를 갖습니다.
세린은 많은 기능 중에서 글리신 및 시스테인과 같은 다른 아미노산의 생합성에서 전구체 및 스캐 폴드 분자로 참여하며 세포막에 존재하는 스핑 고지 질 구조의 일부입니다.
세린의 합성 속도는 기관마다 다르며, 개인의 발달 단계에 따라 달라집니다.
과학자들은 성인 뇌에서 혈액-뇌 장벽의 투과성이 감소하여 심각한 뇌 질환을 일으킬 수 있기 때문에 뇌 조직의 L- 세린 농도가 나이가 들면서 증가한다고 제안했습니다.
L- 세린은 이러한 다중 대사 경로에 대한 전구체를 제공하기 때문에 신경 전달 물질, 인지질 및 기타 복잡한 거대 분자의 생합성에 중요한 것으로 알려져 있습니다.
여러 연구에 따르면 특정 유형의 환자에게 L- 세린 보충제 또는 농축액을 공급하면 포도당 항상성, 미토콘드리아 기능이 향상되고 신경 세포의 사망이 감소하는 것으로 나타났습니다.
특성 및 구조
모든 아미노산은 기본 구조로 동일한 탄소 원자에 결합 된 카르복실기와 아미노기를 가지고 있습니다. 그러나 이들은 R 그룹으로 알려진 측쇄에 의해 서로 다르며 크기, 구조 및 전하가 다를 수 있습니다.
세린은 3 개의 탄소 원자를 포함합니다. 중앙 탄소는 한편으로는 카르복실기 (COOH)에, 다른 한편으로는 아미노기 (NH3 +)에 부착되어 있습니다. 중앙 탄소의 다른 두 결합은 수소 원자와 세린의 특징 인 CH2OH 그룹 (R 그룹)이 차지합니다.
아미노산의 아미노기와 카르복실기가 결합 된 중심 탄소는 α- 탄소로 알려져 있습니다. R 그룹의 다른 탄소 원자는 그리스 알파벳 문자로 지정됩니다.
예를 들어 세린의 경우 OH기에 부착 된 R 기의 유일한 탄소 원자는 γ- 탄소로 알려져 있습니다.
분류
세린은 하전되지 않은 극성 아미노산 그룹으로 분류됩니다. 이 그룹의 구성원은 수용성이 높은 아미노산, 즉 친수성 화합물입니다. 세린과 트레오닌에서 친수성은 하이드 록실 (OH) 그룹을 통해 물과 수소 결합을 형성하는 능력 때문입니다.
하전되지 않은 극성 아미노산 그룹 내에서 시스테인, 아스파라긴 및 글루타민도 그룹화됩니다. 이들 모두는 R 사슬에 극성 그룹을 가지고 있지만,이 그룹은 이온화 할 수 없으며 중성에 가까운 pH에서는 전하를 상쇄하여 "쌍성 이온"형태의 화합물을 생성합니다.
입체 화학
아미노산의 일반적인 비대칭 성은 이들 화합물이 참여하는 대사 경로에서 이러한 화합물의 입체 화학을 매우 중요하게 만듭니다. 세린의 경우 D- 또는 L- 세린으로 발견 될 수 있으며, 후자는 성상 세포로 알려진 신경계의 세포에 의해서만 합성됩니다.
아미노산의 α 탄소는 4 개의 서로 다른 치환기가 부착되어 있기 때문에 키랄 탄소이며, 이는 각 아미노산에 대해 적어도 2 개의 구별 가능한 입체 이성질체가 있음을 생성합니다.
입체 이성질체는 분자의 거울 이미지입니다. 즉, 하나가 다른 하나 위에 겹쳐 질 수 없습니다. 실험적으로 이러한 아미노산의 용액이 편광면을 반대 방향으로 회전시키기 때문에 문자 D 또는 L로 표시됩니다.
신경계 세포에서 합성되는 L- 세린은 글리신 또는 D- 세린을 합성하는 기질 역할을합니다. D- 세린은 뉴런 간의 소포 교환이 발생하는 가장 중요한 요소 중 하나이며, 이것이 일부 저자가 세린의 두 이소 형이 실제로 뉴런의 필수 아미노산이라고 제안하는 이유입니다.
풍모
R 사슬에있는 세린의 OH 그룹은 좋은 친핵체가되므로 활성 부위에 세린이있는 많은 효소의 활성에 핵심입니다. 세린은 뉴클레오타이드 NADPH와 글루타티온의 합성에 필요한 기질 중 하나입니다.
L- 세린은 중추 신경계의 발달과 적절한 기능에 필수적입니다. 연구에 따르면 L- 세린을 체외에서 해마 뉴런과 Purkinje 세포에 저용량으로 전달하면 생존율이 향상됩니다.
암세포와 림프구에 대한 다양한 연구에 따르면 세린 의존 탄소 단위는 과도한 뉴클레오티드 생성과 암세포의 후속 증식에 필요합니다.
셀레 노 시스테인은 22 개의 염기성 아미노산 중 하나이며 세린의 유도체로만 얻어집니다. 이 아미노산은 일부 단백질에서만 관찰되었으며 시스테인에 결합 된 황 대신 셀레늄을 포함하고 있으며 에스테르 화 된 세린에서 시작하여 합성됩니다.
생합성
세린은 인체에 의해 합성되기 때문에 필수 아미노산이 아닙니다. 그러나 주로 단백질 및 인지질과 같은 다양한 공급원의 식단에서 동화 될 수 있습니다.
세린은 hydroxymethyl-transferase 효소에 의해 매개되는 반응 인 글리신 분자의 전환을 통해 L 형태로 합성됩니다.
L- 세린 합성의 주요 부위는 뉴런이 아닌 성상 세포에있는 것으로 알려져 있습니다. 이 세포에서 합성은 해당 과정 중간체 인 3- 포스 포 글리세 레이트가 참여하는 인산화 경로에 의해 발생합니다.
3 개의 효소가이 경로에서 작용합니다 : 3-phosphoglycerate dehydrogenase, phosphoserine-transferase 및 phosphoserine-phosphatase.
세린 합성과 관련하여 다른 중요한 기관은 간, 신장, 고환 및 비장입니다. 인산화 이외의 경로로 세린을 합성하는 효소는 간과 신장에서만 발견됩니다.
처음으로 알려진 세린 합성 경로 중 하나는 포도당 생성에 관여하는 이화 경로였으며, 여기서 L- 세린은 2 차 대사 산물로 얻어집니다. 그러나 신체 세린 생성에 대한이 경로의 기여는 낮습니다.
대사
현재 세린은 D- 글리세린 산, 3- 포스 포 글리 세르 산 및 3- 포스 포 히드 록시 피루브산이 생성되는 간에서 탄수화물 대사를 통해 얻을 수있는 것으로 알려져 있습니다. 3- 하이드 록시 피루브산과 알라닌 사이의 트랜스 아 민화 과정 덕분에 세린이 생성됩니다.
글루코스의 탄소 4를 방사성으로 표지 한 쥐를 대상으로 수행 된 실험은이 탄소가 세린의 탄소 골격에 효과적으로 통합된다는 결론을 내 렸으며, 이는 해당 아미노산이 아마도 피루 베이트에서 유래 한 3 개의 탄소 전구체를 가지고 있음을 시사합니다.
박테리아에서 효소 L- 세린-데 아미나 제는 세린 대사를 담당하는 주요 효소입니다. L- 세린을 피루 베이트로 전환합니다. 이 효소는 포도당이있는 최소 배지에서 성장한 E. coli 배양 물에 존재하고 활성 인 것으로 알려져 있습니다.
날 리딕 산, 미토 마이신 등의 존재에 의해 자외선에 의해 DNA를 손상시키는 돌연변이 이펙터에 의해 발현이 유도되기 때문에 이러한 미생물에서 L- 세린-데 아미나 제의 실제 기능이 무엇인지는 확실하지 않습니다. 이로부터 중요한 생리적 의미를 가져야합니다.
세린이 풍부한 음식
단백질 함량이 높은 모든 식품은 주로 계란, 고기 및 생선과 같은 세린이 풍부합니다. 그러나 이것은 필수 아미노산이 아니기 때문에 신체가 스스로 합성 할 수 있기 때문에 반드시 섭취 할 필요는 없습니다.
어떤 사람들은 세린과 글리신의 합성 메커니즘이 결핍 된 표현형을 가지고 있기 때문에 희귀 한 장애를 앓고 있기 때문에 두 아미노산 모두에 대해 농축 된 식품 보충제를 섭취해야합니다.
또한 비타민 보충제 (Lamberts, Now Sport 및 HoloMega) 판매를 전문으로하는 상업용 브랜드는 포스파티딜 세린 및 L- 세린 농축액을 제공하여 경쟁이 치열한 운동 선수와 역도 선수의 근육량 생산을 증가시킵니다.
관련 질병
세린 생합성에 관여하는 효소의 오작동은 심각한 병리를 유발할 수 있습니다. 혈장과 뇌척수액의 세린 농도를 줄임으로써 고 긴장, 정신 운동 지연, 소두증, 간질 및 중추 신경계의 복합 장애를 유발할 수 있습니다.
현재 인슐린과 그 수용체의 합성에 L- 세린이 필요하기 때문에 세린 결핍이 당뇨병 발병에 관여한다는 것이 밝혀졌습니다.
세린 생합성에 결함이있는 아기는 출생시 신경 학적으로 비정상이며, 자궁 내 성장 지연, 선천성 소두증, 백내장, 발작 및 심한 신경 발달 지연이 있습니다.
참고 문헌
- Elsila, JE, Dworkin, JP, Bernstein, MP, Martin, MP 및 Sandford, SA (2007). 성간 얼음 유사체의 아미노산 형성 메커니즘. 천체 물리학 저널, 660 (1), 911.
- Ichord, RN, & Bearden, DR (2017). 주 산기 대사성 뇌병증. Swaiman의 소아 신경과 (pp. 171-177). 엘스 비어.
- Mothet, JP, Parent, AT, Wolosker, H., Brady, RO, Linden, DJ, Ferris, CD, … & Snyder, SH (2000). D- 세린은 N- 메틸 -D- 아스파 테이트 수용체의 글리신 부위에 대한 내인성 리간드입니다. 국립 과학원 회보, 97 (9), 4926-4931
- Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Lehninger 생화학 원리. 맥밀란.
- Rodríguez, AE, Ducker, GS, Billingham, LK, Martinez, CA, Mainolfi, N., Suri, V.,… & Chandel, NS (2019). 세린 대사는 대 식세포 IL-1β 생산을 지원합니다. 세포 대사, 29 (4), 1003-1011.
- Tabatabaie, L., Klomp, LW, Berger, R. 및 De Koning, TJ (2010). 중추 신경계의 L- 세린 합성 : 세린 결핍 장애에 대한 고찰. 분자 유전학 및 대사, 99 (3), 256-262.