Serine

Bij Serine het is een aminozuur dat een van de twintig natuurlijke aminozuren is en niet essentieel. De D-vorm van serine werkt als een co-agonist bij neuronale signalering en kan een rol spelen bij verschillende psychische aandoeningen.

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, aangezien 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 sericine zijdelijm technisch te verwerken. Zoals alle aminozuren heeft serine een karakteristieke structuur. De carboxylgroep bestaat uit de atoomsequentie koolstof, zuurstof, zuurstof, waterstof (COOH); de carboxylgroep reageert zuur wanneer een H + -ion wordt afgesplitst. De tweede groep atomen is de aminogroep. Het is samengesteld uit één stikstofatoom en twee waterstofatomen (NH2).

In tegenstelling tot de carboxylgroep heeft de aminogroep een basische reactie doordat het een proton aan het alleenstaande stikstofpaar van elektronen bindt. Zowel de carboxylgroep als de aminogroep zijn voor alle aminozuren hetzelfde. De derde groep atomen is de zijketen, waaraan de aminozuren hun verschillende eigenschappen te danken hebben.

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 vormen enzymen en hormonen, maar ook basisstoffen zoals actine en myosine waaruit spieren bestaan.

De antilichamen van het immuunsysteem en hemoglobine, het rode bloedpigment, zijn ook eiwitten. Naast serine zijn er negentien andere aminozuren die voorkomen in natuurlijke eiwitten. Door de specifieke rangschikking van de aminozuren ontstaan ​​lange eiwitketens. Door hun fysische eigenschappen vouwen deze ketens en vormen ze een ruimtelijke, driedimensionale structuur. De genetische code bepaalt de volgorde van de aminozuren binnen zo'n keten.

In de meeste menselijke cellen is serine in zijn L-vorm. D-serine wordt daarentegen geproduceerd in de cellen van het zenuwstelsel - de neuronen en gliacellen. In deze variant werkt serine als een co-agonist: het bindt zich aan de receptoren van zenuwcellen en triggert daardoor een signaal in het neuron dat het als een elektrische impuls naar zijn axon en verder naar de volgende zenuwcel doorgeeft. Op deze manier vindt de informatieoverdracht plaats binnen het zenuwstelsel.

Een boodschappersubstantie kan echter niet naar believen aan elke receptor binden: volgens het lock and key-principe moeten neurotransmitters en receptoren eigenschappen hebben die bij elkaar passen. D-serine komt onder meer voor als co-agonist op de NMDA-receptoren. Hoewel serine daar niet de belangrijkste boodschappersubstantie is, heeft het een versterkend effect op de signaaloverdracht.

Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden

Serine is essentieel voor het functioneren van het lichaam. De menselijke cellen vormen serine door 3-fosfoglyceraat te oxideren en te amineren, dat wil zeggen door een aminogroep toe te voegen. Serine is een van 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, komt het heel vaak voor. De L-serie vormt de natuurlijke variant van serine en komt voornamelijk voor bij een neutrale pH-waarde van rond de zeven. Deze pH-waarde heerst in de menselijke lichaamscellen, waarin 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.

Hierdoor heeft het zwitterion zowel een positieve als een negatieve lading en is het als geheel ongeladen. Het lichaam breekt serine vaak af tot glycine, wat ook een aminozuur is dat, net als serine, neutraal maar apolair is. Serine kan ook pyruvaat produceren, ook wel bekend als acetylmierenzuur of pyrodruivenzuur. Het is een keto-carbonzuur.

Ziekten en aandoeningen

Serine komt in zijn L-vorm voor in neuronen en gliacellen en speelt waarschijnlijk een rol bij verschillende psychische aandoeningen. L-serine bindt als co-agonist aan N-methyl-D-aspartaatreceptoren, kortweg NMDA-receptoren. Het verhoogt het effect van de neurotransmitter glutamaat, die zich bindt aan de NMDA-receptoren en daardoor de zenuwcel activeert.

Leer- en geheugenprocessen zijn afhankelijk van de NMDA-receptoren; het duidt op de hermodellering van synaptische verbindingen en verandert daardoor de structuur van het zenuwstelsel. Deze plasticiteit wordt uitgedrukt in leren op macroniveau. De wetenschap beschouwt dit verband als relevant voor psychische aandoeningen. Psychische aandoeningen leiden tot tal van functionele beperkingen, waaronder vaak ook geheugenproblemen. Defecte leerprocessen kunnen ook bijdragen aan het ontstaan ​​van psychische aandoeningen. Een voorbeeld hiervan is depressie. Depressie leidt tot slechte cognitieve prestaties, vooral als het erg ernstig is. De leer- en geheugenprestaties verbeteren echter weer wanneer de depressie afneemt.

Een huidige theorie gaat ervan uit dat het veelvuldig activeren van bepaalde zenuwbanen de kans vergroot dat deze paden bij toekomstige prikkels sneller geactiveerd worden: de prikkeldrempel daalt. Deze overweging is gebaseerd op een deblokkering van de receptoren, wat het proces zou kunnen verklaren. In het geval van psychische aandoeningen zoals depressie of schizofrenie, kan dit proces worden verstoord, wat ten minste een deel van de respectieve symptomen kan verklaren. In deze context bevestigen eerste onderzoeken het effect van D-serine als antidepressivum.