سمكة السيرين

نموذج كرة وعصا سيرين يدور

السيرين /ˈsɪəriːn/ (رمزه Ser أو S ) [ 3 ] [ 4 ] هو حمض أميني ألفا يُستخدم في التخليق الحيوي للبروتينات. يحتوي على مجموعة أمينية ألفا (تكون في صورة بروتونية −NH + 3 في الظروف البيولوجية)، ومجموعة كربوكسيل ( تكون في صورة منزوعة البروتون −COO- ) .يتكون في الظروف البيولوجية)، ويحتوي على سلسلة جانبية تتكون من مجموعة هيدروكسي ميثيل ، مما يصنفه كحمض أميني قطبي . يمكن تصنيعه في جسم الإنسان في الظروف الفسيولوجية الطبيعية، مما يجعله حمضًا أمينيًا غير أساسي. يتم ترميزه بواسطة الكودونات UCU وUCC وUCA وUCG وAGU وAGC.

حدوث

L- سيرين (يسار) و D- سيرين (يمين) في شكل أيوني مزدوج عند درجة حموضة متعادلة

يُعدّ هذا المركب أحد الأحماض الأمينية المُكوِّنة للبروتينات. يوجد المتصاوغ الفراغي L فقط بشكل طبيعي في البروتينات. وهو ليس ضروريًا في النظام الغذائي للإنسان، إذ يُصنّع في الجسم من نواتج أيضية أخرى ، بما في ذلك الجلايسين . استُخلص السيرين لأول مرة من بروتين الحرير ، وهو مصدر غنيّ به، عام 1865 على يد إميل كرامر. [ 5 ] واسمه مشتق من الكلمة اللاتينية للحرير، sericum . حُدّدت بنية السيرين عام 1902. [ 6 ] [ 7 ]

التخليق الحيوي

تبدأ عملية التخليق الحيوي للسيرين بأكسدة 3 - فوسفوجليسيرات (وهو مركب وسيط من عملية تحلل الجلوكوز ) إلى 3-فوسفوهيدروكسي بيروفات و NADH بواسطة إنزيم فوسفوجليسيرات ديهيدروجينيز ( EC 1.1.1.95 ). ثم يُجرى تفاعل أميني اختزالي (نقل أميني) لهذا الكيتون بواسطة إنزيم فوسفوسيرين ترانس أميناز ( EC 2.6.1.52 ) لإنتاج 3-فوسفوسيرين ( O- فوسفوسيرين)، والذي يُحلل مائيًا إلى سيرين بواسطة إنزيم فوسفوسيرين فوسفاتاز ( EC 3.1.3.3 ). [ 8 ] [ 9 ]

في البكتيريا مثل الإشريكية القولونية، تُشفَّر هذه الإنزيمات بواسطة الجينات serA (EC 1.1.1.95) وserC (EC 2.6.1.52) وserB (EC 3.1.3.3). [ 10 ]

التخليق الحيوي للسيرين

يحفز إنزيم سيرين هيدروكسي ميثيل ترانسفيراز (SHMT) أيضًا عملية التخليق الحيوي للجليسين (عن طريق تفاعل ألدول العكسي) من السيرين، ناقلًا مركب الفورمالديهايد الناتج إلى 5،6،7،8-تتراهيدروفولات . مع ذلك، فإن هذا التفاعل قابل للانعكاس، وسيحول فائض الجليسين إلى سيرين. [ 11 ] إنزيم SHMT هو إنزيم يعتمد على فوسفات البيريدوكسال (PLP). [ 8 ]

التخليق والتفاعلات

صناعياً، يتم إنتاج L- سيرين من الجليسين والميثانول بواسطة إنزيم هيدروكسي ميثيل ترانسفيراز . [ 12 ]

يمكن تحضير السيرين الراسيمي في المختبر من أكريلات الميثيل في عدة خطوات: [ 13 ]

ينتج عن هدرجة السيرين ثنائي الهيدروكسيل سيرينول :

HOCH₂CH (NH₂ ) COOH + 2 H₂ → HOCH₂CH ( NH₂ ) CH₂OH + H₂O

الوظيفة البيولوجية

الأيض

تخليق السيستين من السيرين. يحفز إنزيم سيستاثيونين بيتا سينثاز التفاعل العلوي، بينما يحفز إنزيم سيستاثيونين غاما-لياز التفاعل السفلي.

يُعد السيرين عنصرًا هامًا في عملية الأيض ، إذ يُشارك في التخليق الحيوي للبيورينات والبيريميدينات . وهو طليعة للعديد من الأحماض الأمينية، بما في ذلك الجلايسين والسيستين ، بالإضافة إلى التربتوفان في البكتيريا. كما أنه طليعة للعديد من المستقلبات الأخرى، بما في ذلك السفينجوليبيدات والفولات ، الذي يُعدّ المانح الرئيسي لجزيئات الكربون الأحادي في عملية التخليق الحيوي.

الإشارات

يُعدّ D- سيرين، الذي يُصنّع في الخلايا العصبية بواسطة إنزيم سيرين راسيميز من L- سيرين ( نظيره المرآتي )، مُعدِّلاً عصبياً يعمل على تنشيط مستقبلات NMDA ، مما يُتيح لها الانفتاح عند ارتباطها بالغلوتامات . يُعتبر D- سيرين مُنشِّطاً قوياً لموقع الغليسين (NR1) في مستقبلات NMDA ثنائية التغاير الكلاسيكية . ولكي ينفتح المستقبل، يجب أن يرتبط به الغلوتامات، بالإضافة إلى الغليسين أو D- سيرين؛ كما يجب ألا يرتبط به أي مُثبِّط للمسام (مثل Mg2 + أو Zn2 + ). [ 14 ] وقد أظهرت بعض الأبحاث أن D- سيرين مُنشِّط أقوى لموقع الغليسين في مستقبلات NMDA من الغليسين نفسه. [ 15 ] [ 16 ] ومع ذلك، فقد ثبت أن D-سيرين يعمل كمضاد/محفز عكسي لمستقبلات t -NMDA من خلال موقع ارتباط الجلايسين على الوحدة الفرعية GluN3. [ 17 ] [ 18 ]

الروابط

كان يُعتقد أن D- سيرين موجود فقط في البكتيريا حتى وقت قريب نسبيًا؛ وكان ثاني حمض أميني من نوع D يُكتشف وجوده طبيعيًا في البشر، حيث يعمل كجزيء إشاري في الدماغ، وذلك بعد فترة وجيزة من اكتشاف D- أسبارتات . لو تم اكتشاف الأحماض الأمينية من نوع D في البشر في وقت أبكر، لكان من الممكن تسمية موقع الجليسين على مستقبل NMDA بموقع D- سيرين. [ 19 ] خارج الجهاز العصبي المركزي، يلعب D- سيرين دورًا إشاريًا في الأنسجة والأعضاء الطرفية مثل الغضروف، [ 20 ] والكلى، [ 21 ] والجسم الكهفي. [ 22 ]

الإحساس بالتذوق

يُعدّ د -سيرين النقي مسحوقًا بلوريًا أبيض مائلًا للصفرة ذو رائحة عفن خفيفة جدًا. يتميز د -سيرين بمذاق حلو مع نكهة حامضة طفيفة إضافية عند التركيزات المتوسطة والعالية. [ 23 ]

الأهمية السريرية

اضطرابات نقص السيرين هي عيوب نادرة في عملية التخليق الحيوي للحمض الأميني L- سيرين. وقد تم الإبلاغ عن ثلاثة اضطرابات حتى الآن:

تؤدي هذه العيوب الإنزيمية إلى أعراض عصبية حادة، مثل صغر الرأس الخلقي والتخلف النفسي الحركي الشديد، بالإضافة إلى نوبات صرع مستعصية لدى المرضى الذين يعانون من نقص إنزيم 3-فوسفوجليسيرات ديهيدروجينيز. تستجيب هذه الأعراض بدرجات متفاوتة للعلاج بـ L- سيرين، والذي يُدمج أحيانًا مع الجلايسين. [ 24 ] [ 25 ] تختلف الاستجابة للعلاج، ولا تزال النتائج الوظيفية طويلة الأمد غير معروفة. ولتوفير أساس لتحسين فهم وبائيات هذه الأمراض، والعلاقة بين النمط الجيني والنمط الظاهري، ونتائجها، وتأثيرها على جودة حياة المرضى، فضلًا عن تقييم استراتيجيات التشخيص والعلاج، أنشأت المجموعة الدولية غير الربحية العاملة في مجال الاضطرابات المتعلقة بالناقلات العصبية (iNTD) سجلًا للمرضى. [ 26 ]

إلى جانب اضطراب عملية تصنيع السيرين، قد يتعطل نقله أيضاً. ومن الأمثلة على ذلك الشلل الرباعي التشنجي، ورقة الجسم الثفني، وصغر الرأس التدريجي ، وهو مرض ناتج عن طفرات تؤثر على وظيفة ناقل الأحماض الأمينية المحايدة A.

البحث للاستخدام العلاجي

أصبح تصنيف L- سيرين كحمض أميني غير أساسي يُعتبر مشروطًا، نظرًا لأن الفقاريات، كالبشر، لا تستطيع دائمًا تصنيع الكميات المثلى منه طوال حياتها. [ 27 ] وقد ثبتت سلامة L- سيرين في تجربة سريرية بشرية من المرحلة الأولى معتمدة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية، أُجريت على مرضى التصلب الجانبي الضموري ( ALS ) (معرف ClinicalTrials.gov: NCT01835782)، [ 28 ] [ 29 ] ولكن لم يُثبت بعد فعاليته في علاج أعراض التصلب الجانبي الضموري. وخلص تحليل تلوي أُجري عام 2011 إلى أن الساركوزين المُضاف له تأثير متوسط ​​على الأعراض السلبية والإجمالية للفصام. [ 30 ] كما توجد أدلة على أن L- سيرين قد يكتسب دورًا علاجيًا في مرض السكري. [ 31 ]

يُجرى حاليًا دراسة D- سيرين على القوارض كعلاج محتمل لمرض الفصام. [ 32 ] كما وُصف D- سيرين بأنه مؤشر حيوي محتمل للتشخيص المبكر لمرض الزهايمر ، نظرًا لتركيزه العالي نسبيًا في السائل النخاعي الشوكي لدى المرضى المحتمل إصابتهم بهذا المرض. [ 33 ] وقد ثبت أن D-سيرين، الذي يُصنّع في الدماغ، يعمل كمضاد/محفز عكسي لمستقبلات t -NMDA، مما يُخفف من فقدان الخلايا العصبية في نموذج حيواني لصرع الفص الصدغي . [ 34 ]

تم افتراض أن D -Serine علاج محتمل لاضطرابات السمع الحسية العصبية مثل فقدان السمع وطنين الأذن . [ 35 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ويست، آر سي، محرر. (1981). دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء (  الطبعة 62). بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي. ص.  C-512. ISBN 0-8493-0462-8.
  2. داوسون، آر إم سي، وآخرون، بيانات للبحوث البيوكيميائية ، أكسفورد، مطبعة كلارندون، 1959.
  3. "تسمية ورمزية الأحماض الأمينية والببتيدات" . اللجنة المشتركة بين الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية والاتحاد الدولي للكيمياء الحيوية المعنية بالتسمية الكيميائية الحيوية. 1983. مؤرشف من الأصل في 9 أكتوبر 2008. تم الاطلاع عليه في 5 مارس 2018 .
  4. "تسمية ورموز الأحماض الأمينية والببتيدات (توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية والاتحاد الدولي للكيمياء الحيوية 1983)". الكيمياء البحتة والتطبيقية . 56 (5): 595-624 . 1984. doi : 10.1351/pac198456050595 ..
  5. ^ كريمر إي (1865). "Ueber die Bestandtheile der Seide" [ عن مكونات الحرير ] . مجلة الكيمياء العملية (باللغة الألمانية). 96 : 76 – 98. تم تسمية سيرين على ص. 93: "Ich werde den in Frage stehenden Körper unter dem Namen Serin beschreiben." (سأصف الجسم [أي المادة] المعني بالاسم "سيرين".)
  6. ^ فيشر إي، ليوشس إتش (1902). "Synthese des Serins, der l -Glucosaminsäure und anderer Oxyaminosäuren" [ توليف السيرين، وحمض l -glucosaminic، وأحماض أوكسيامينو أخرى ] . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (باللغة الألمانية). 35 (3): 3787-3805 . دوى : 10.1002/cber.190203503213 .
  7. "سيرين" . موسوعة كولومبيا، الطبعة السادسة . encyclopedia.com . تاريخ الاسترجاع: 22 أكتوبر 2012 .
  8. 1 2 ستراير إل (1988). الكيمياء الحيوية ( الطبعة الثالثة). نيويورك: دبليو إتش فريمان. ص 580. ISBN   978-0-7167-1843-7.
  9. KEGG EC 3.1.3.3 إلخ.
  10. Uniprot: serB
  11. لينينجر، أ. ل.، نيلسون، د. ل.، كوكس، م. م. (2000). مبادئ الكيمياء الحيوية ( الطبعة الثالثة). نيويورك: دبليو. إتش. فريمان. ISBN   1-57259-153-6.
  12. ^ كارلهاينز دراوز، إيان غرايسون، أكسل كليمان، هانز بيتر كريمر، فولفغانغ ليوتشتنبرغر، كريستوف ويكبيكر (2006). موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.a02_057.pub2 . رقم ISBN 978-3-527-30673-2.{{cite encyclopedia}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  13. كارتر إتش إي ، ويست إتش دي (1940). " دي إل -سيرين" . التركيب العضوي 20 : 81. doi : 10.15227/orgsyn.020.0081 .
  14. ليو واي، هيل آر إتش، أرهيم بي، فون أويلر جي (2001). "ينظم كل من NMDA والجليسين ألفة موقع حجب Mg2+ في قنوات مستقبلات NMDA من نوع NR1-1a/NR2A المعبر عنها في بويضات الضفدع الأفريقي". علوم الحياة . 68 (16): 1817-1826 . doi : 10.1016/S0024-3205(01)00975-4 . PMID 11292060 . 
  15. ماكاي إم إيه، كرافتسينيوك إم، توماس آر، ميتشل إن دي، دورسون إس إم، بيكر جي بي (6 فبراير 2019). " دي-سيرين: عامل علاجي محتمل و/أو مؤشر حيوي في الفصام والاكتئاب؟" . مجلة فرونتيرز إن سايكاتري . 10 : 25. doi : 10.3389/fpsyt.2019.00025 . ISSN 1664-0640 . PMC 6372501. PMID 30787885 . يُعد D-Serine أكثر فعالية من الجلايسين كمحفز مشترك في مستقبل NMDA، وله توزيع إقليمي في الدماغ مشابه لتوزيع مستقبلات NMDA ويبدو أنه مرتبط بشكل أوثق بمستقبلات NMDA المشبكية من الجلايسين (الذي يرتبط بشكل أوثق بمستقبلات NMDA غير المشبكية).   
  16. وولوسكر هـ، بالو د.ت. (9 يونيو 2020). "د-سيرين كبوابة لنشاط مستقبلات NMDA: الآثار المترتبة على الإدارة الدوائية لاضطرابات القلق" . الطب النفسي الانتقالي . 10 (1): 184. doi : 10.1038/s41398-020-00870-x . ISSN 2158-3188 . PMC 7283225. PMID 32518273. يُعد د-سيرين من الناحية الوظيفية مُنشطًا أقوى لمستقبلات NMDA المشبكية من الجلايسين، وتشير أدلة متزايدة إلى أنه يعمل كمنشط رئيسي لمستقبلات NMDA في مناطق الدماغ الحوفية المتورطة في الاضطرابات النفسية العصبية.   
  17. بيلي ج، كومار إس إس (11 أكتوبر 2012). "مستقبلات N-ميثيل-D-أسبارتات ثلاثية الوحدات الفرعية تميز المدخلات المشبكية على الخلايا العصبية الهرمية في القشرة الحسية الجسدية: دور الوحدة الفرعية GluN3A". علم الأعصاب . 222 : 75-88 . doi : 10.1016/j.neuroscience.2012.07.020 . ISSN 1873-7544 . PMID 22814002. S2CID 23158971 .   
  18. بيسلي إس، كومار إس إس (2023-11-01). "مستقبل tN-ميثيل-د-أسبارتات: تقديم حجة لاعتبار د-سيرين ناهضًا عكسيًا له" . علم الأدوية العصبية . 238 109654. doi : 10.1016/j.neuropharm.2023.109654 . ISSN 1873-7064 . PMID 37437688 .  
  19. موثيت جيه بي، بارنت إيه تي، وولوسكر إتش، برادي آر أو، ليندن دي جيه، فيريس سي دي، روغاوسكي إم إيه، سنايدر إس إتش (أبريل 2000). "دي-سيرين هو ربيطة داخلية لموقع الجليسين في مستقبل إن -ميثيل-دي-أسبارتات" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 97 (9): 4926-4931 . Bibcode : 2000PNAS...97.4926M . doi : 10.1073/pnas.97.9.4926 . PMC 18334. PMID 10781100 .  
  20. تاكارادا تي، هينوي إي، تاكاهاتا واي، يونيدا واي (مايو 2008). "إنزيم سيرين راسيميز يثبط التمايز الغضروفي في الغضروف بطريقة تعتمد على Sox9". مجلة علم وظائف الخلايا . 215 (2): 320-328 . doi : 10.1002/jcp.21310 . PMID 17929246. S2CID 45669104 .  
  21. ما إم سي، هوانغ إتش إس، تشين واي إس، لي إس إتش (نوفمبر 2008). " مستقبلات N- ميثيل-D-أسبارتات الحساسة للميكانيكا تساهم في التنشيط الحسي في حوض الكلية لدى الفئران" . ارتفاع ضغط الدم . 52 (5): 938-944 . doi : 10.1161/HYPERTENSIONAHA.108.114116 . PMID 18809793 . 
  22. قاسمي م، ريزانيا ف، ليوين ج، مور ك ب، ماني أ ر (يونيو 2010). "يُعدِّل د-سيرين الاسترخاء العصبي في الجسم الكهفي للفئران". علم الأدوية الكيميائية الحيوية . 79 (12): 1791-1796 . doi : 10.1016/j.bcp.2010.02.007 . PMID 20170643 . 
  23. كاواي م، سيكين-هاياكاوا ي، أوكياما أ، نينوميا ي (ديسمبر 2012). "الإحساس الذوقي للأحماض الأمينية L وD لدى البشر". الأحماض الأمينية . 43 (6): 2349-2358 . doi : 10.1007/s00726-012-1315-x . PMID 22588481. S2CID 17671611 .  
  24. دي كونينغ ، تي جيه (أبريل 2006). "العلاج بالأحماض الأمينية في اضطرابات نقص السيرين". مجلة الأمراض الأيضية الوراثية . 29 (2): 347-351 . doi : 10.1007/s10545-006-0269-0 . PMID 16763900. S2CID 25013468 .  
  25. طباطبائي ل، كلومب ل.و، بيرغر ر، دي كونينغ ت.ج (مارس 2010). "تخليق إل-سيرين في الجهاز العصبي المركزي: مراجعة لاضطرابات نقص السيرين". علم الوراثة الجزيئية والأيض . 99 (3): 256-262 . doi : 10.1016/j.ymgme.2009.10.012 . PMID 19963421 . 
  26. "سجل المرضى" .
  27. ميتكالف جيه إس، دنلوب آر إيه، باول جيه تي، باناك إس إيه، كوكس بي إيه (2017). "إل-سيرين: حمض أميني طبيعي ذو إمكانات علاجية". أبحاث السمية العصبية . 33 (1): 213-221 . doi : 10.1007/s12640-017-9814-x . ISSN 1029-8428 . PMID 28929385. S2CID 20271849 .   
  28. دانلوب، ر. أ.، كوكس، ب. أ.، باناك، س. أ.، رودجرز، ك. ج. (2013). " يُدمج الحمض الأميني غير البروتيني BMAA بشكل خاطئ في البروتينات البشرية بدلاً من L-سيرين، مما يُسبب طي البروتين بشكل خاطئ وتكتله" . PLOS ONE . 8 (9) e75376. Bibcode : 2013PLoSO...875376D . doi : 10.1371/journal.pone.0075376 . PMC 3783393. PMID 24086518 .  
  29. ليفين تي دي، ميلر آر جي، برادلي دبليو جي، مور دي إتش، سابيرستين دي إس، فلين إل إي، كاتز جيه إس، فورشو دي إيه، ميتكالف جيه إس، باناك إس إيه، كوكس بي إيه (2017-01-02). "المرحلة الأولى من التجارب السريرية لتقييم سلامة إل-سيرين لمرضى التصلب الجانبي الضموري" . التصلب الجانبي الضموري والتنكس الجبهي الصدغي . 18 ( 1-2 ): 107-111 . doi : 10.1080/21678421.2016.1221971 . ISSN 2167-8421 . PMID 27589995. S2CID 4584977 .   
  30. سينغ إس بي، سينغ في (أكتوبر 2011). "تحليل تلوي لفعالية مُعدِّلات مستقبلات NMDA المساعدة في علاج الفصام المزمن". أدوية الجهاز العصبي المركزي . 25 (10): 859-885 . doi : 10.2165/11586650-000000000-00000 . PMID 21936588. S2CID 207299820 .  
  31. هولم إل جيه ، بوشارد كيه (2019). "إل-سيرين: حمض أميني مهمل ذو دور علاجي محتمل في داء السكري" . مجلة APMIS . 127 (10): 655-659 . doi : 10.1111/apm.12987 . ISSN 0903-4641 . PMC 6851881. PMID 31344283 .   
  32. بالو دي تي، لي واي، بول إم دي، بينيورث إم إيه، باسو إيه سي، تاكاغي إس، بولشاكوف في واي، كويل جيه تي (يونيو 2013). "تتلاقى مسارات خطر متعددة لمرض الفصام في فئران معدلة وراثيًا تفتقر إلى إنزيم سيرين راسيميز، وهو نموذج فأري لقصور وظيفة مستقبلات NMDA" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 110 (26): E2400– E2409 . Bibcode : 2013PNAS..110E2400B . doi : 10.1073/pnas.1304308110 . PMC 3696825. PMID 23729812 .  
  33. ماديرا سي، لورنكو إم في، فارغاس لوبيز سي، سويموتو سي كيه، برانداو كو، ريس تي، ليتي ري، لاكس جيه، جاكوب فيلهو دبليو، باسكوالوتشي كاليفورنيا، غرينبرغ إل تي، فيريرا إس تي، بانيزوتي آر (5 مايو 2015). "مستويات D-Serine في مرض الزهايمر: الآثار المترتبة على تطوير العلامات الحيوية الجديدة" . الطب النفسي الترجمي . 5 (5): هـ561. دوى : 10.1038/tp.2015.52 . بمك 4471283 . بميد 25942042 .  
  34. بيسلي إس، سولنبرغر تي، كروتي كيه، أيلاني آر، دي أوريو سي، إيفانز كيه، أوغونكونلي إي أو، روبر إم جي، كومار إس إس (2020-10-02). " يخفف د-سيرين من فقدان الخلايا المرتبط بصرع الفص الصدغي" . نيتشر كوميونيكيشنز . 11 (1): 4966. Bibcode : 2020NatCo..11.4966B . doi : 10.1038/s41467-020-18757-2 . ISSN 2041-1723 . PMC 7532172. PMID 33009404 .   
  35. وانغ جيه، سيراتريس إن، لي سي جيه، فرانسوا إف، سويدلر جيه في، بويل جيه إل، موثيه جيه بي، رويل جيه (17 ديسمبر 2021). " الأهمية الفيزيولوجية المرضية لـ د-سيرين في قوقعة الثدييات" . فرونتيرز إن سيلولار نيوروساينس . 15 733004. فرونتيرز ميديا ​​إس إيه. doi : 10.3389/fncel.2021.733004 . ISSN 1662-5102 . PMC 8718999. PMID 34975405 .