Serine is een aminozuur dat een van de twintig natuurlijke is aminozuren en is niet essentieel. De D-vorm van serine werkt als een co-agonist bij neuronale signaaltransductie en kan een rol spelen bij verschillende psychische stoornissen.
Wat is serine?
Serine is een aminozuur met de structuurformule H2C (OH) -CH (NH2) -COOH. Het komt voor in de L-vorm en is een van de niet-essentiële aminozuren, zoals het menselijk lichaam het zelf kan produceren. Serine dankt zijn naam aan het Latijnse woord "sericum", wat "zijde" betekent. Zijde kan dienen als grondstof voor serine door de zijdelijm sericine technisch te verwerken. Zoals alles aminozuren, serine heeft een karakteristieke structuur. De carboxylgroep bestaat uit de atoomsequentie carbon, zuurstof, zuurstof, waterstof (COOH); de carboxylgroep reageert zuur als een H + -ion wordt afgesplitst. De tweede atoomgroep is de aminogroep. Het is samengesteld uit één stikstof atoom en twee waterstof atomen (NH2). In tegenstelling tot de carboxylgroep reageert de aminogroep alkalisch door een proton toe te voegen aan het vrije elektronenpaar van de stikstof Zowel de carboxylgroep als de aminogroep zijn in alle aminozuren hetzelfde zuren De derde atoomgroep is de zijketen, waaraan amino zuren danken hun verschillende eigenschappen.
Functie, effect en taken
Serine heeft twee belangrijke functies voor het menselijk lichaam. Als aminozuur is serine een bouwsteen voor eiwitten. Eiwitten zijn macromoleculen en vorm enzymen en hormonen evenals basismaterialen zoals actine en myosine, die make-up spieren. De antilichamen van de immuunsysteem en hemoglobine, het Rode bloed pigment, zijn ook eiwitten Naast serine, negentien andere aminozuren zuren bestaan in natuurlijke eiwitten. De specifieke rangschikking van de aminozuren resulteert in lange eiwitketens. Door hun fysische eigenschappen vouwen deze ketens en vormen ze een ruimtelijke, driedimensionale structuur. De genetische code bepaalt de volgorde van aminozuren binnen zo'n keten. In de meeste menselijke cellen is serine aanwezig in zijn L-vorm. In de cellen van de zenuwstelsel - de neuronen en gliacellen - er wordt echter D-serine gevormd. In deze variant fungeert serine als een co-agonist: het bindt zich aan de receptoren van zenuwcellen en triggert zo een signaal in het neuron, dat het als een elektrische impuls naar zijn zenuwcellen doorgeeft. axon en gaat over naar de volgende zenuwcel Op deze manier vindt informatieoverdracht plaats binnen de zenuwstelsel Een boodschappersubstantie kan echter niet naar believen aan een receptor binden: volgens het lock-and-key-principe, neurotransmitter en receptor moet overeenkomende eigenschappen hebben. D-serine komt onder meer voor als co-agonist op de NMDA-receptoren. Hoewel serine daar niet de belangrijkste boodschapper is, heeft het een versterkend effect op de signaaloverdracht.
Vorming, voorkomen, eigenschappen en optimale niveaus
Serine is essentieel voor het functioneren van het lichaam. Menselijke cellen vormen serine door 3-fosfoglyceraat te oxideren en te amineren, dat wil zeggen door een aminogroep toe te voegen. Serine behoort tot de neutrale aminozuren: de aminogroep heeft een uitgebalanceerde pH-waarde en is daarom zuur noch basisch. Bovendien is serine een polair aminozuur. Omdat het een van de bouwstenen is van alle menselijke eiwitten, is het zeer overvloedig. L-serie vormt de natuurlijke variant van serine en komt voornamelijk voor bij een neutrale pH van ongeveer zeven. Deze pH-waarde heerst in de menselijke lichaamscellen waar serine wordt verwerkt. L-serine is een zwitterion. Een zwitterion ontstaat wanneer de carboxylgroep en de aminogroep met elkaar reageren: het proton van de carboxylgroep migreert naar de aminogroep en bindt daar aan het vrije elektronenpaar. Het zwitterion heeft daardoor zowel een positieve als een negatieve lading en is in totaal niet geladen. Het lichaam breekt serine vaak af tot glycine, wat ook een aminozuur is dat, net als serine, neutraal maar niet-polair is. Daarnaast, pyruvaat kan worden gevormd uit serine, ook wel acetyl genoemd mierenzuur of pyrodruivenzuur. Dit is een ketocarbonzuur.
Ziekten en aandoeningen
In zijn L-vorm wordt serine aangetroffen in neuronen en gliacellen, waarvan wordt aangenomen dat het een rol speelt bij verschillende psychische stoornissen. L-serine bindt als co-agonist aan N-methyl-D-aspartaatreceptoren of NMDA-receptoren en versterkt de werking van de neurotransmitter glutamaat, die zich bindt aan de NMDA-receptoren, waardoor de activering van de zenuwcel. Learning en geheugen processen zijn afhankelijk van NMDA-receptoren; het indexeert de hermodellering van synaptische verbindingen, waardoor de structuur van de zenuwstelsel Deze plasticiteit wordt op macroniveau uitgedrukt als leren De wetenschap acht deze verbinding relevant voor geestesziekte Mentale ziekte leiden tot tal van functionele beperkingen, waaronder vaak geheugen problemen. Defect leren processen kunnen ook bijdragen aan de ontwikkeling van geestesziekte. Een voorbeeld hiervan is Depressie Vooral wanneer ernstig, Depressie leidt tot slechtere cognitieve prestaties. Echter, leervermogen en geheugen prestaties verbeteren weer wanneer de Depressie verdwijnt. Een huidige theorie is dat frequente activering van bepaalde neurale paden de kans vergroot dat deze paden sneller worden geactiveerd als reactie op toekomstige stimuli: de stimulusdrempel wordt verlaagd. Deze redenering veronderstelt een deblokkering van receptoren die het proces zouden kunnen verklaren. Bij psychische aandoeningen zoals depressie of schizofrenie, kan er een storing in dit proces optreden, die ten minste een deel van de respectieve symptomen zou kunnen verklaren. In deze context ondersteunen initiële studies het effect van D-serine als een antidepressivum.
