เซรีน

สูตรโครงสร้างของแอล -เซอรีน แอล -เซอรีน ซวิตเทอร์ไอออน
แบบจำลองลูกบอลและแท่ง แบบจำลองที่เติมเต็มพื้นที่
ชื่อ
ชื่อ IUPAC เซรีน
ชื่อตามระบบ IUPAC กรด 2-อะมิโน-3-ไฮดรอกซีโพรพาโนอิก
ตัวระบุ
หมายเลข CAS	L: 56-45-1 วาย D/L: 302-84-1 วาย D: 312-84-5 วาย
โมเดล 3 มิติ ( JSmol )	L: ภาพแบบโต้ตอบ D/L Zwitterion : ภาพแบบโต้ตอบ
ชอีบี	L: CHEBI:17115 วาย
เคมีเอ็มบีแอล	L: ChEMBL11298 วาย
เคมสไปเดอร์	ล: 5736 วาย ดีแอล: 597 วาย ด: 64231 วาย
ดรักแบงค์	L: DB00133 วาย
บัตรข้อมูล ECHA	100,000.250
หมายเลข EC	L: 206-130-6
ไออูฟาร์/บีพีเอส	ล: 726
เคกก์	L: C00065 D: C00740
PubChem CID	ล: 5951 ด/ล: 617 D: 71077
มหาวิทยาลัย	L: 452VLY9402 วาย รหัสสินค้า: 00PAR1C66F วาย D: 1K77H2Z9B1 วาย
แดชบอร์ด CompTox ( EPA )	L: DTXSID60883230
อินชิ นิ้วChI=1S/C3H7NO3/c4-2(1-5)3(6)7/h2,5H,1,4H2,(H,6,7)/t2-/m0/s1 วาย รหัส: MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N วาย D/L: คีย์: MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N D: คีย์: MTCFGRXMJLQNBG-UWTATZPHSA-N
รอยยิ้ม L: C([C@@H](C(=O)O)N)O D/L ซวิตเทอร์ไอออน : C([C@@H](C(=O)[O-])[NH3+])O
คุณสมบัติ[ 2 ]
สูตรเคมี	C 3 H 7 N O 3
มวลโมลาร์	105.093  กรัม·โมล−1
รูปร่าง	ผลึกสีขาวหรือผง
ความหนาแน่น	1.603 กรัม/ซม³ (22 °C)
จุดหลอมเหลว	สลายตัวที่อุณหภูมิ 246 °C (475 °F; 519 K)
ความสามารถในการละลายในน้ำ	ละลายได้
ความ เป็น กรด ( pKa )	2.21 (คาร์บอกซิล), 9.15 (อะมิโน) [ 1 ]
หน้าข้อมูลเพิ่มเติม
เซรีน (หน้าข้อมูล)
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25 °C [77 °F] ความดัน 100 kPa) ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล

เซรีน/ˈsɪəriːn/ (สัญลักษณ์SerหรือS ) ^{[ 3 ] [ 4 ]}เป็นกรดอะมิโนอัลฟาที่ใช้ในการสังเคราะห์โปรตีน ประกอบด้วยหมู่กรดอะมิโนอัลฟา (ซึ่งอยู่ในโปรตอน − NH )⁺ ₃รูปแบบภายใต้สภาวะทางชีวภาพ) หมู่คาร์บอกซิล (ซึ่งอยู่ใน−COO ที่ถูกกำจัดโปรตอนออกไปแล้ว)⁻กรดอะมิโนชนิดนี้สามารถสังเคราะห์ได้ในร่างกายมนุษย์ภายใต้สภาวะทางชีววิทยาปกติ จึงมี หมู่ไฮด รอกซีเมทิลเป็นโซ่ ข้าง ทำให้ จัดเป็นกรดอะมิโนที่มีขั้ว สามารถสังเคราะห์ได้ในร่างกายมนุษย์ภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยาปกติ จึงเป็นกรดอะมิโนที่ไม่จำเป็นต่อร่างกาย รหัสพันธุกรรมที่ใช้ในการสร้างกรดอะมิโนชนิดนี้ได้แก่ UCU, UCC, UCA, UCG, AGU และ AGC

สารประกอบนี้เป็นหนึ่งในกรดอะมิโนโปรตีนโนเจนิก มี เพียงสเตอริโอไอโซเมอร์ L เท่านั้นที่ปรากฏตามธรรมชาติในโปรตีนไม่จำเป็นต่ออาหารของมนุษย์ เนื่องจากร่างกายสามารถสังเคราะห์ขึ้นเองจากเมตาบอไลต์ อื่นๆ รวมถึงไกลซีนเซรีนถูกค้นพบครั้งแรกจาก โปรตีน ไหมซึ่งเป็นแหล่งที่อุดมสมบูรณ์เป็นพิเศษ ในปี 1865 โดย Emil Cramer ^{[ 5 ]}ชื่อของมันมาจากภาษาละตินที่แปลว่าไหมsericumโครงสร้างของเซรีนได้รับการกำหนดขึ้นในปี 1902 ^{[ 6 ] [ 7 ]}

การสังเคราะห์ซีรีนเริ่มต้นด้วยการออกซิเดชันของ3-ฟอสโฟกลีเซอเรต (สารตัวกลางจากไกลโคไลซิส ) ไปเป็น3-ฟอสโฟไฮดรอกซีไพรูเวตและNADHโดย ฟอสโฟกลี เซอเรตดีไฮโดรจี เนส ( EC 1.1.1.95 ) การรีดักทีฟอะมิเนชัน (ทรานส์อะมิเนชัน) ของคีโตนนี้โดยฟอสโฟซีรีนทรานส์ อะมิเนส ( EC 2.6.1.52 ) จะให้ผลผลิต เป็น 3-ฟอสโฟซีรีน ( O-ฟอสโฟซีรีน) ซึ่งจะถูกไฮโดรไลซ์เป็นซีรีนโดยฟอสโฟซีรีนฟอสฟาเทส ( EC 3.1.3.3 ) ^{[ 8 ] [ 9 ]}

ในแบคทีเรียเช่นE. coliเอนไซม์เหล่านี้ถูกเข้ารหัสโดยยีน serA (EC 1.1.1.95), serC (EC 2.6.1.52) และ serB (EC 3.1.3.3) ^{[ 10 ]}

เซอรีนไฮดรอกซีเมทิลทรานสเฟอเรส (SHMT) ยังเร่งปฏิกิริยาการสังเคราะห์ไกลซีน (การแตกตัวแบบเรโทร-อัลดอล) จากเซอรีน โดยถ่ายโอนซินธอนฟอร์มาลดีไฮด์ที่ได้ไปยัง5,6,7,8-เตตระไฮโดรโฟเลตอย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยานั้นสามารถย้อนกลับได้ และจะเปลี่ยนไกลซีนส่วนเกินให้เป็นเซอรีน^{[ 11 ]} SHMT เป็น เอนไซม์ที่ขึ้นอยู่กับ ไพริดอกซัลฟอสเฟต (PLP) ^{[ 8 ]}

ในทางอุตสาหกรรมL -serine ผลิตจากไกลซีนและเมทานอลโดยใช้ไฮดรอกซีเมทิลทรานสเฟอเรสเป็น ตัวเร่งปฏิกิริยา ^{[ 12 ]}

เซรีนแบบราเซมิกสามารถเตรียมได้ในห้องปฏิบัติการจากเมทิลอะคริเลตในหลายขั้นตอน: ^{[ 13 ]}

การเติมไฮโดรเจนลงในเซอรีนจะให้ไดออลเซอรีนอล :

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

เซรีนมีความสำคัญต่อกระบวนการเม ตาบอลิซึม เนื่องจากมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์พิวรีนและไพริมิดีนเป็นสารตั้งต้นของกรดอะมิโนหลายชนิด รวมถึงไกลซีนและซิสเทอีนตลอดจนทริปโตเฟนในแบคทีเรีย นอกจากนี้ยังเป็นสารตั้งต้นของเมตาบอไลต์อื่นๆ อีกมากมาย เช่นสฟิงโกลิปิดและโฟเลตซึ่งเป็นตัวให้ชิ้นส่วนคาร์บอนหนึ่งอะตอมหลักในกระบวนการสังเคราะห์

D -Serine ซึ่งสังเคราะห์ในเซลล์ประสาทโดยserine racemaseจากL -serine ( ไอโซเมอร์ ของมัน ) ทำหน้าที่เป็น neuromodulator โดยการกระตุ้นตัวรับ NMDA ร่วมกัน ทำให้ตัวรับเหล่านี้สามารถเปิดได้หากจับกับกลูตาเมตด้วยD -serine เป็นตัวกระตุ้น ที่มีศักยภาพ ที่ ตำแหน่ง ไกลซีน (NR1) ของ ตัวรับ NMDAแบบ diheteromeric แบบดั้งเดิมสำหรับตัวรับที่จะเปิด กลูตาเมตและไกลซีนหรือD -serine ต้องจับกับตัวรับ นอกจากนี้ต้องไม่มีตัวปิดกั้นรูพรุนจับอยู่ด้วย (เช่น Mg ²⁺หรือ Zn ²⁺ ) ^{[ 14 ]}งานวิจัยบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าD -serine เป็นตัวกระตุ้นที่มีศักยภาพมากกว่าที่ตำแหน่งไกลซีนของ NMDAR มากกว่าไกลซีนเอง^{[ 15 ] [ 16 ]}อย่างไรก็ตาม พบว่า D-serine ทำงานเป็นตัวต้าน/ตัวร่วมกระตุ้นแบบผกผันของ ตัวรับ t -NMDAผ่านทางตำแหน่งการจับไกลซีนบนหน่วยย่อย GluN3 ^{[ 17 ] [ 18 ]}

ก่อนหน้านี้ เชื่อกันว่า D -serine มีอยู่เฉพาะในแบคทีเรียเท่านั้น จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ D-serine เป็น กรดอะมิโน D ตัวที่สองที่ถูกค้นพบว่ามีอยู่ตามธรรมชาติในมนุษย์ โดยทำหน้าที่เป็นโมเลกุลส่งสัญญาณในสมอง หลังจากที่ค้นพบ D -aspartate ไม่นาน หากมี การค้นพบกรดอะมิโน Dในมนุษย์เร็วกว่านี้ ตำแหน่งไกลซีนบนตัวรับ NMDA อาจถูกตั้งชื่อว่าตำแหน่งD -serine แทน ^{[ 19 ]}นอกระบบประสาทส่วนกลางD -serine มีบทบาทในการส่งสัญญาณในเนื้อเยื่อและอวัยวะส่วนปลาย เช่น กระดูกอ่อน^{[ 20 ]}ไต^{[ 21 ]}และคอร์ปัสคาเวอร์โนซัม^{[ 22 ]}

D -serine บริสุทธิ์เป็นผงผลึกสีขาวนวล มีกลิ่นอับจางเล็กน้อย D -serine มีรสหวานและมีรสเปรี้ยวเล็กน้อยเพิ่มเติมที่ความเข้มข้นปานกลางและสูง^{[ 23 ]}

ความผิดปกติจากการขาดเซรีนเป็นความบกพร่องที่หายากในกระบวนการสังเคราะห์กรดอะมิโนแอล -เซรีน ปัจจุบันมีการรายงานความผิดปกติดังกล่าวแล้ว 3 ชนิด:

• ภาวะขาดเอนไซม์ 3-ฟอสโฟกลีเซอเรตดีไฮโดรจีเนส
• ภาวะขาดเอนไซม์ 3-ฟอสโฟเซอรีนฟอสฟาเตส
• ภาวะขาดเอนไซม์ฟอสโฟเซอรีนอะมิโนทรานสเฟอเรส

ความบกพร่องของเอนไซม์เหล่านี้ส่งผลให้เกิดอาการทางระบบประสาทอย่างรุนแรง เช่น ภาวะศีรษะเล็กแต่กำเนิดและพัฒนาการทางจิตและการเคลื่อนไหวช้าอย่างรุนแรง นอกจากนี้ ในผู้ป่วยที่มีภาวะขาด 3-phosphoglycerate dehydrogenase ยังทำให้เกิดอาการชักที่รักษาได้ยาก อาการเหล่านี้ตอบสนองต่อการรักษาด้วยL -serine ในระดับที่แตกต่างกันไป บางครั้งอาจใช้ร่วมกับไกลซีน^{[ 24 ] [ 25 ]} การตอบสนองต่อการรักษานั้นแตกต่างกันไป และผลลัพธ์ในระยะยาวและด้านการทำงานยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด เพื่อเป็นพื้นฐานในการปรับปรุงความเข้าใจเกี่ยวกับระบาดวิทยา ความสัมพันธ์ระหว่างจีโนไทป์/ฟีโนไทป์ และผลลัพธ์ของโรคเหล่านี้ ผลกระทบต่อคุณภาพชีวิตของผู้ป่วย ตลอดจนการประเมินกลยุทธ์การวินิจฉัยและการรักษา จึงได้มีการจัดตั้งทะเบียนผู้ป่วยขึ้นโดยกลุ่มทำงานระหว่างประเทศที่ไม่แสวงหาผลกำไรเกี่ยวกับความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับสารสื่อประสาท (iNTD) ^{[ 26 ]}

นอกจากการหยุดชะงักของการสังเคราะห์เซรีนแล้ว การขนส่งเซรีนก็อาจหยุดชะงักได้เช่นกัน ตัวอย่างหนึ่งคือ โรค อัมพาตสี่แขนขาเกร็ง สมองส่วนคอร์ปัสแคลโลซัมบาง และศีรษะเล็กแบบก้าวหน้าซึ่งเป็นโรคที่เกิดจากการกลายพันธุ์ที่ส่งผลต่อการทำงานของตัวขนส่งกรดอะมิโนที่เป็นกลาง A

การจัดประเภทL -serine เป็นกรดอะมิโนที่ไม่จำเป็นนั้นถือเป็นแบบมีเงื่อนไข เนื่องจากสัตว์มีกระดูกสันหลัง เช่น มนุษย์ ไม่สามารถสังเคราะห์ปริมาณที่เหมาะสมได้ตลอดช่วงชีวิต^{[ 27 ]}ความปลอดภัยของL -serine ได้รับการพิสูจน์แล้วในการทดลองทางคลินิกระยะที่ 1 ในมนุษย์ที่ได้รับการอนุมัติจาก FDA ในผู้ป่วยโรคกล้ามเนื้ออ่อนแรง Amyotrophic Lateral Sclerosis ( ALS ) (รหัส ClinicalTrials.gov: NCT01835782) ^{[ 28 ] [ 29 ]}แต่ยังไม่มีการแสดงให้เห็นถึงการรักษาอาการของ ALS การวิเคราะห์เมตาในปี 2011 พบว่าsarcosine เสริม มีผลขนาดปานกลางสำหรับอาการด้านลบและอาการโดยรวมของโรคจิตเภท^{[ 30 ]}นอกจากนี้ยังมีหลักฐานว่าL -serine อาจมีบทบาทในการรักษาโรคเบาหวาน^{[ 31 ]}

D -Serine กำลังได้รับการศึกษาในสัตว์ฟันแทะในฐานะวิธีการรักษาโรคจิตเภทที่มีศักยภาพ^{[ 32 ]} นอกจากนี้ D -Serine ยังได้รับการอธิบายว่าเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่มีศักยภาพสำหรับ การวินิจฉัย โรคอัลไซเมอร์ (AD) ในระยะเริ่มต้น เนื่องจากมีความเข้มข้นค่อนข้างสูงในน้ำไขสันหลังของผู้ป่วยที่มีแนวโน้มเป็น AD ^{[ 33 ]} D-serine ซึ่งสร้างขึ้นในสมอง ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าทำงานเป็นตัวต้าน/ตัวกระตุ้นร่วมผกผันของ ตัวรับ t -NMDA ซึ่งช่วยบรรเทาการสูญเสียเซลล์ประสาทในแบบจำลองสัตว์ของโรคลมชักกลีบขมับ^{[ 34 ]}

D -Serine ได้รับการตั้งทฤษฎีว่าเป็นวิธีการรักษาที่มีศักยภาพสำหรับความผิดปกติของการได้ยินแบบประสาทรับรู้ เช่นการสูญเสียการได้ยินและหูอื้อ^{[ 35 ]}

• ไอโซเซอรีน
• โฮโมเซอรีน (ไอโซทรีโอนีน)
• คลัสเตอร์เซรีนออกตาเมอร์

• สเปกตรัม MS ของเซอรีน