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serina

La serina (símbolo Ser o S ) [3] [4] es un α- aminoácido que se utiliza en la biosíntesis de proteínas. Contiene un grupo α-amino (que está en el - NH protonado+
3forma en condiciones biológicas), un grupo carboxilo (que está en el - COO desprotonado−
forma en condiciones biológicas), y una cadena lateral formada por un grupo hidroximetilo , clasificándolo como un aminoácido polar . Puede sintetizarse 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

L -Serina (izquierda) y D -serina (derecha) en forma zwitteriónica a pH neutro

Este compuesto es uno de los aminoácidos proteinogénicos . Sólo el estereoisómero L 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 se obtuvo por primera vez a partir de la proteína de la seda , una fuente particularmente rica, en 1865 por Emil Cramer. [5] Su nombre se deriva del latín para seda, sericum . La estructura de Serine se estableció en 1902. [6] [7]

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). [8] [9]

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). [10]

Biosíntesis de serina

Biosíntesis de glicina : la serina hidroximetiltransferasa (SHMT = serina transhidroximetilasa) también cataliza las conversiones reversibles de L -serina en glicina (escisión retroaldólica) y de 5,6,7,8-tetrahidrofolato en 5,10-metilenetetrahidrofolato (mTHF) (hidrólisis). . [11] SHMT es una enzima dependiente de piridoxal fosfato (PLP). La glicina también se puede formar a partir de CO 2 , NH+
4y mTHF en una reacción catalizada por la glicina sintasa . [8]

Síntesis y reacciones.

Industrialmente, la L -serina se produce a partir de glicina y metanol catalizada por hidroximetiltransferasa . [12]

La serina racémica se puede preparar en el laboratorio a partir de acrilato de metilo en varios pasos: [13]

La hidrogenación de serina da el diol serinol :

HOCH 2 CH(NH 2 )CO 2 H + 2 H 2 → HOCH 2 CH(NH 2 )CH 2 OH + 2 H 2 O

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 del 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. [ cita necesaria ]

Señalización

La D -serina, sintetizada en las neuronas por la serina racemasa a partir de la L -serina (su enantiómero ), sirve como neuromodulador al coactivar los receptores NMDA , haciéndolos capaces de abrirse si luego también se unen al glutamato . "La D -serina es un potente agonista en el sitio de glicina (NR1) de los receptores NMDA diheteroméricos canónicos ". Para que el receptor se abra, el glutamato y la glicina o la D -serina deben unirse a él; además no se debe unir ningún bloqueador de poros (p. ej. Mg 2+ o Zn 2+ ). [14] De hecho, la D -serina es un agonista más potente en el sitio de la glicina en el NMDAR que la glicina misma. [15] [16] Sin embargo, se ha demostrado que la D-serina funciona como antagonista/coagonista inverso de los receptores t -NMDA a través del sitio de unión de glicina en la subunidad GluN3. [17] [18]

Ligandos

Hasta hace relativamente poco tiempo se pensaba que la D -serina existía sólo en bacterias; Fue el segundo aminoácido D que se descubrió que existe naturalmente en los humanos, presente como molécula de señalización en el cerebro, poco después del descubrimiento del D -aspartato . Si los aminoácidos D se hubieran descubierto antes en humanos, el sitio de glicina en el receptor NMDA podría denominarse sitio D -serina. [19] Además del sistema nervioso central, la D -serina desempeña un papel de señalización en tejidos y órganos periféricos como el cartílago, [20] el riñón, [21] y el cuerpo cavernoso. [22]

Sensación gustativa

La D -serina pura es un polvo cristalino blanquecino con un ligero aroma a humedad. La D -Serina es dulce con un ligero sabor amargo adicional en concentraciones medias y altas. [23]

Significación clínica

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

Estos defectos enzimáticos provocan síntomas neurológicos graves, como microcefalia congénita y retraso psicomotor grave, y además, en pacientes con deficiencia de 3-fosfoglicerato deshidrogenasa, convulsiones intratables. Estos síntomas responden en grado variable al tratamiento con L -serina, a veces combinada con glicina. [24] [25] 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). [26]

Además de la alteración de la biosíntesis de serina, también puede verse interrumpido su transporte. Un ejemplo es la tetraplejía espástica , el cuerpo calloso delgado y la microcefalia progresiva , una enfermedad causada por mutaciones que afectan la función del transportador de aminoácidos neutro A.

Investigación para uso terapéutico.

La clasificación de la L -serina como 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 su vida. [27] La ​​seguridad de la L -serina se ha demostrado en un ensayo clínico de fase I en humanos aprobado por la FDA con pacientes con esclerosis lateral amiotrófica, ELA (identificador de ClinicalTrials.gov: NCT01835782), [28] [29] pero el tratamiento de los síntomas de ELA ha sido demostrado aún por mostrar. Un metanálisis de 2011 encontró que la sarcosina complementaria tiene un tamaño de efecto medio para los síntomas negativos y totales de la esquizofrenia. [30] También hay evidencia de que la L -serina podría adquirir un papel terapéutico en la diabetes. [31]

La D -Serina se está estudiando en roedores como posible tratamiento para la esquizofrenia. [32] La D -Serina también se ha descrito como un biomarcador potencial para el diagnóstico temprano de la enfermedad de Alzheimer (EA), debido a su concentración relativamente alta en el líquido cefalorraquídeo de probables pacientes con EA. [33] Se ha demostrado que la D-serina, que se produce en el cerebro, funciona como antagonista/coagonista inverso de los receptores t -NMDA, lo que mitiga la pérdida de neuronas en un modelo animal de epilepsia del lóbulo temporal . [34]

Se ha teorizado que la D -Serina es un tratamiento potencial para los trastornos auditivos neurosensoriales, como la pérdida auditiva y el tinnitus . [35]

Ver también

Referencias

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enlaces externos