Serina - Serine

Serina
Fórmula esquelética
Fórmula esquelética de L -serina
Serina a pH fisiológico
L serina zwitterión
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Serina-de-vista-xtal-1-3D-sf.png
Nombres
Nombre IUPAC
Serina
Otros nombres
Ácido 2-amino-3-hidroxipropanoico
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
CHEBI
CHEMBL
ChemSpider
DrugBank
Tarjeta de información ECHA 100.000.250 Edita esto en Wikidata
Número CE
KEGG
UNII
  • InChI = 1S / C3H7NO3 / c4-2 (1-5) 3 (6) 7 / h2,5H, 1,4H2, (H, 6,7) / t2- / m0 / s1 chequeY
    Clave: MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N chequeY
  • 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
  • Zwiterión : C ([C @@ H] (C (= O) [O -]) [NH3 +]) O
Propiedades
C 3 H 7 N O 3
Masa molar 105,093  g · mol −1
Apariencia cristales blancos o polvo
Densidad 1,603 g / cm 3 (22 ° C)
Punto de fusion 246 ° C (475 ° F; 519 K) se descompone
soluble
Acidez (p K a ) 2,21 (carboxilo), 9,15 (amino)
Página de datos complementarios
Índice de refracción ( n ),
constante dieléctricar ), etc.

Datos termodinámicos
Comportamiento de fase
sólido-líquido-gas
UV , IR , RMN , MS
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referencias de Infobox

La serina (símbolo Ser o S ) es un α- aminoácido que se utiliza en la biosíntesis de proteínas. Contiene un grupo α- amino (que se encuentra en el protonado - NH+
3
forma bajo condiciones biológicas), un grupo carboxilo (que está en el desprotonado - COO-
forma en condiciones biológicas), y una cadena lateral que consiste en un grupo hidroximetilo , clasificándolo como un aminoácido polar . Se puede sintetizar en el cuerpo humano en circunstancias fisiológicas normales, lo que lo convierte en un aminoácido no esencial. Está codificado por los codones UCU, UCC, UCA, UCG, AGU y AGC.

Ocurrencia

( S ) -serina (izquierda) y ( R ) -serina (derecha) en forma zwiteriónica a pH neutro

Este compuesto es uno de los aminoácidos proteinogénicos naturales . Sólo el L - estereoisómero aparece de forma natural en las proteínas. No es esencial para la dieta humana, ya que se sintetiza en el cuerpo a partir de otros metabolitos , incluida la glicina . La serina fue obtenida por primera vez de la proteína de la seda , una fuente particularmente rica, en 1865 por Emil Cramer. Su nombre se deriva del latín para seda, sericum . La estructura de la serina se estableció en 1902. Las fuentes alimenticias con alto contenido de L- serina entre sus proteínas incluyen huevos, edamame, cordero, hígado, cerdo, salmón, sardinas, algas, tofu.

Biosíntesis

La biosíntesis de serina comienza con la oxidación de 3-fosfoglicerato (un intermedio de la glucólisis ) a 3-fosfohidroxipiruvato y NADH por la fosfoglicerato deshidrogenasa ( EC 1.1.1.95 ). La aminación reductora (transaminación) de esta cetona por la fosfoserina transaminasa ( EC 2.6.1.52 ) produce 3-fosfoserina ( O -fosfoserina) que se hidroliza a serina por la fosfoserina fosfatasa ( EC 3.1.3.3 ).

En bacterias como E. coli, estas enzimas están codificadas por los genes serA (EC 1.1.1.95), serC (EC 2.6.1.52) y serB (EC 3.1.3.3).

Biosíntesis de serinas

Biosíntesis de glicina : la serina hidroximetiltransferasa (SHMT = serina transhidroximetilasa) también cataliza las conversiones reversibles de L -serina en glicina (escisión retro-aldólica) y 5,6,7,8-tetrahidrofolato en 5,10-metilentetrahidrofolato (mTHF) (hidrólisis) . SHMT es una enzima dependiente de piridoxal fosfato (PLP). La glicina también se puede formar a partir de CO 2, NH 4 + y mTHF en una reacción catalizada por la glicina sintasa .

Síntesis y producción industrial

Industrialmente, la L- serina se produce a partir de glicina y metanol catalizados por hidroximetiltransferasa .

La serina racémica se puede preparar en el laboratorio a partir de acrilato de metilo en varios pasos:

Síntesis de dl-serine.svg

Función biológica

Metabólico

Síntesis de cisteína a partir de serina. La cistationina beta sintasa cataliza la reacción superior y la cistationina gamma-liasa cataliza la reacción inferior.

La serina es importante en el metabolismo porque participa en la biosíntesis de purinas y pirimidinas . Es el precursor de varios aminoácidos, incluidos la glicina y la cisteína , así como el triptófano en las bacterias. También es el precursor de muchos otros metabolitos, incluidos los esfingolípidos y el folato , que es el principal donante de fragmentos de un carbono en la biosíntesis.

Papel estructural

La serina juega un papel importante en la función catalítica de muchas enzimas . Se ha demostrado que ocurre en los sitios activos de quimotripsina , tripsina y muchas otras enzimas. Se ha demostrado que los llamados gases nerviosos y muchas sustancias utilizadas en los insecticidas actúan combinándose con un residuo de serina en el sitio activo de la acetilcolina esterasa , inhibiendo la enzima por completo.

Las cadenas laterales de serina suelen estar unidas por enlaces de hidrógeno; los motivos pequeños más comunes que se forman son giros ST , motivos ST (a menudo al comienzo de las hélices alfa) y grapas ST (normalmente en el medio de las hélices alfa).

Como constituyente (residuo) de proteínas, su cadena lateral puede sufrir una glicosilación ligada a O , que puede estar relacionada funcionalmente con la diabetes .

Es uno de los tres residuos de aminoácidos que comúnmente son fosforilados por quinasas durante la señalización celular en eucariotas . Los residuos de serina fosforilados a menudo se denominan fosfoserina .

Las serina proteasas son un tipo común de proteasa.

Señalización

La D- serina, sintetizada en las neuronas por la serina racemasa de la L- serina (su enantiómero ), actúa como neuromodulador al coactivar los receptores NMDA , lo que los hace capaces de abrirse si luego también se unen al glutamato . La D- serina es un potente agonista en el sitio de glicina (NR1) del receptor de glutamato de tipo NMDA (NMDAR). Para que el receptor se abra, el glutamato y la glicina o la D- serina deben unirse a él; además, no debe unirse un bloqueador de poros (por ejemplo, Mg 2+ o Zn 2+ ). De hecho, la D- serina es un agonista más potente en el sitio de la glicina en el NMDAR que la propia glicina.

Se pensaba que la D- serina existía sólo en bacterias hasta hace relativamente poco tiempo; fue el segundo aminoácido D descubierto que existe de forma natural en los seres humanos, presente como una molécula de señalización en el cerebro, poco después del descubrimiento del D- aspartato . Si los aminoácidos D se hubieran descubierto antes en los seres humanos, el sitio de glicina en el receptor de NMDA podría denominarse en su lugar sitio de D- serina. Además del sistema nervioso central, la D- serina desempeña un papel de señalización en tejidos y órganos periféricos como el cartílago, el riñón y el cuerpo cavernoso.

Sensación gustativa

La L- serina es dulce con umami menor y sabores ácidos en alta concentración.

Pure D -serine es un polvo cristalino blanquecino con un ligero aroma a humedad. La D- Serina es dulce con un sabor amargo menor adicional en concentraciones medias y altas.

Significación clínica

Los trastornos por deficiencia de serina son defectos raros en la biosíntesis del aminoácido L- serina. En la actualidad se han informado tres trastornos:

  • Deficiencia de 3-fosfoglicerato deshidrogenasa
  • Deficiencia de 3-fosfoserina fosfatasa
  • Deficiencia de fosfoserina aminotransferasa

Estos defectos enzimáticos conducen a síntomas neurológicos graves como microcefalia congénita y retraso psicomotor grave y, además, en pacientes con deficiencia de 3-fosfoglicerato deshidrogenasa a convulsiones intratables. Estos síntomas responden en un grado variable al tratamiento con L- serina, a veces combinada con glicina. La respuesta al tratamiento es variable y se desconoce el resultado funcional y a largo plazo. Para proporcionar una base para mejorar la comprensión de la epidemiología, la correlación genotipo / fenotipo y el resultado de estas enfermedades, su impacto en la calidad de vida de los pacientes, así como para evaluar las estrategias diagnósticas y terapéuticas, la organización no comercial International Working estableció un registro de pacientes. Grupo de Trastornos Relacionados con Neurotransmisores (iNTD).

Investigación para uso terapéutico

La clasificación de la L- serina como un aminoácido no esencial se ha llegado a considerar condicional, ya que los vertebrados, como los humanos, no siempre pueden sintetizar cantidades óptimas a lo largo de toda la vida. La L- serina se encuentra en un ensayo clínico en humanos aprobado por la FDA como posible tratamiento para la esclerosis lateral amiotrófica, ELA (identificador de ClinicalTrials.gov: NCT01835782). Un metaanálisis de 2011 encontró que la sarcosina adyuvante tiene un tamaño de efecto medio para los síntomas negativos y totales. También hay pruebas de que la L ‐ serina podría adquirir una función terapéutica en la diabetes.

La D- serina se está estudiando en roedores como posible tratamiento para la esquizofrenia. La D- serina también se ha descrito como un biomarcador potencial para el diagnóstico temprano de la enfermedad de Alzheimer (EA), debido a una concentración relativamente alta de la misma en el líquido cefalorraquídeo de pacientes probables con EA.

Ver también

Referencias

enlaces externos