סרין: פונקציה ומחלות

סרין היא חומצת אמינו שהיא אחת מעשרים הטבעיות חומצות אמינו והוא לא חיוני. צורת D של סרין פועלת כגורם משותף בהעברת אותות עצביים ועשויה למלא תפקיד בהפרעות נפשיות שונות.

מה זה סרין?

סרין היא חומצת אמינו עם הנוסחה המבנית H2C (OH) -CH (NH2) -COOH. זה קורה בצורת L והוא אחד הלא חיוני חומצות אמינוכמו שגוף האדם יכול לייצר אותו בעצמו. סרין חייב את שמו במילה הלטינית "sericum", שפירושה "משי". משי יכול לשמש חומר גלם לסרין על ידי עיבוד טכני של דבק המשי סריצין. כמו כולם חומצות אמינו, לסרין יש מבנה אופייני. קבוצת הקרבוקסיל מורכבת מהרצף האטומי פַּחמָן, חמצן, חמצן, הידרוגנציה (COOH); קבוצת הקרבוקסיל מגיבה בצורה חומצית כאשר יון H + מתפצל. הקבוצה האטומית השנייה היא קבוצת האמינו. הוא מורכב מאחד חנקן אטום ושניים הידרוגנציה אטומים (NH2). בניגוד לקבוצת הקרבוקסיל, קבוצת האמינו מגיבה אלקליין על ידי הוספת פרוטון לזוג האלקטרונים החופשיים של חנקן. גם קבוצת הקרבוקסיל וגם קבוצת האמינו זהות בכל האמינו חומצות. הקבוצה האטומית השלישית היא שרשרת הצד שאליה אמינו חומצות חייבים את המאפיינים השונים שלהם.

פונקציה, אפקט ומשימות

לסרין יש שתי פונקציות חשובות לגוף האדם. כחומצת אמינו, הסרין הוא אבן בניין עבור חלבונים. חלבונים הם מקרומולקולות וצורה אנזימים ו הורמונים כמו גם חומרים בסיסיים כגון אקטין ומיוזין, אשר לפצות שרירים. ה נוגדנים של המערכת החיסונית ו המוגלובין, האדום דם פיגמנט, הם גם חלבונים. בנוסף לסרין, עוד תשע עשרה אמינו חומצות קיימים בחלבונים טבעיים. הסידור הספציפי של חומצות האמינו מביא לשרשראות חלבון ארוכות. בשל תכונותיהם הפיזיקליות, שרשרות אלו מתקפלות ויוצרות מבנה מרחבי ותלת מימדי. הקוד הגנטי קובע את סדר חומצות האמינו בתוך שרשרת כזו. ברוב התאים האנושיים, הסרין קיים בצורתו L. בתאים של מערכת העצבים - הנוירונים ותאי הגליה - אולם נוצר D-serine. בגרסה זו, סרין פועל כ אגוניסט משותף: הוא נקשר לקולטנים של תאי עצב ובכך מעורר אות בתאי העצב, שהוא מעביר כדחף חשמלי שלו אקסון ועובר לבאות תא עצב. באופן זה, העברת מידע מתרחשת בתוך מערכת העצבים. עם זאת, חומר שליח אינו יכול להיקשר לשום קולטן כרצונו: על פי עקרון הנעילה והמפתח, נוירוטרנסמיטר וקולטן חייב להיות בעל תכונות תואמות. D- סרין מתרחש, בין היתר, כגוף משותף בקולטני NMDA. למרות שסרין אינו השליח הראשי שם, יש לו השפעה מגבירה על העברת האות.

גיבוש, התרחשות, תכונות ורמות אופטימליות

סרין חיוני לתפקוד הגוף. תאים אנושיים יוצרים סרין על ידי חמצון והכנת 3-פוספוגליצרט, כלומר על ידי הוספת קבוצת אמינו. סרין שייך לחומצות האמינו הנייטרליות: לקבוצת האמינו שלו ערך pH מאוזן ולכן אינו חומצי ולא בסיסי. בנוסף, סרין הוא חומצת אמינו קוטבית. מכיוון שהוא אחד מאבני הבניין של כל החלבונים האנושיים, הוא שופע מאוד. סדרת L מהווה את הגרסה הטבעית של סרין ומתרחשת בעיקר ב- pH ניטראלי של כשבע. ערך pH זה שורר בתאי גוף האדם בהם מעובד סרין. L-serine הוא zwitterion. זוויטריון נוצר כאשר קבוצת הקרבוקסיל וקבוצת האמינו מגיבות זו עם זו: הפרוטון של קבוצת הקרבוקסיל נודד לקבוצת האמינו ונקשר לזוג האלקטרונים החופשיים שם. כתוצאה מכך, לזוויטריון יש מטען חיובי ושלילי והוא אינו נטען בסך הכל. לעתים קרובות הגוף משפיל את הסרין לגליצין, שהיא גם חומצת אמינו שכמו סרין היא ניטרלית אך לא קוטבית. בנוסף, פירובטה יכול להיווצר מסרין, הנקרא גם אצטיל חומצה פורמית או חומצה פירובית. זוהי חומצה קטוקרבוקסילית.

מחלות והפרעות

בצורתו L, סרין נמצא בתאי עצב ובתאי גליה, שם הוא נחשב למלא תפקיד בהפרעות נפשיות שונות. L- סרין נקשר כגורם משותף לקולטני N-methyl-D-aspartate, או לקולטני NMDA. זה משפר את הפעולה של נוירוטרנסמיטר גלוטמט, אשר נקשר לקולטני NMDA, מה שגורם להפעלת ה- תא עצב. למידה ו זיכרון תהליכים תלויים בקולטני NMDA; הוא מקדם אינדקס של שיפוץ קשרים סינפטיים, ובכך משנה את מבנה ה- מערכת העצבים. פלסטיות זו מתבטאת ברמת המאקרו כ- למידה. המדע רואה קשר זה רלוונטי ל מחלת נפש. מחלה נפשית עוֹפֶרֶת לליקויים תפקודיים רבים, הכוללים לעתים קרובות זיכרון בעיות. פָּגוּם למידה תהליכים יכולים גם לתרום להתפתחות מחלת נפש. אחת הדוגמאות לכך היא דכאון. במיוחד כאשר קשה, דכאון מוביל לביצועים קוגניטיביים ירודים יותר. עם זאת, יכולת למידה ו זיכרון הביצועים ישתפרו שוב כאשר דכאון נסוג. תיאוריה עכשווית היא כי הפעלה תכופה של מסלולים עצביים מסוימים מגדילה את הסבירות כי מסלולים אלה יופעלו מהר יותר בתגובה לגירויים עתידיים: סף הגירוי יורד. נימוק זה מניח ביטול חסימה של קולטנים שיכולים להסביר את התהליך. במחלות נפש כגון דיכאון או סכִיזוֹפרֶנִיָה, עשויה להיות הפרעה בתהליך זה, שיכולה להסביר לפחות חלק מהתסמינים בהתאמה. בהקשר זה, מחקרים ראשוניים תומכים בהשפעת D-serine כ- נגד דיכאון.