सेरीन

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Serine
कंकाल सूत्र
Skeletal formula of L-serine
शारीरिक पीएच पर सेरीन
L-serine zwitterion
File:Serine-from-xtal-view-1-3D-bs-17.png
File:Serine-from-xtal-view-1-3D-sf.png
Names
IUPAC name
Serine
Other names
2-एमिनो-3-हाइड्रॉक्सीप्रोपेनोइक एसिड
Identifiers
3D model (JSmol)
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
DrugBank
EC Number
  • L: 206-130-6
KEGG
UNII
  • InChI=1S/C3H7NO3/c4-2(1-5)3(6)7/h2,5H,1,4H2,(H,6,7)/t2-/m0/s1 File:Yes check.svgY
    Key: MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N File:Yes check.svgY
  • D/L: Key: MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N
  • D: Key: MTCFGRXMJLQNBG-UWTATZPHSA-N
  • L: C([C@@H](C(=O)O)N)O
  • D/L Zwitterion: C([C@@H](C(=O)[O-])[NH3+])O
Properties[2]
C3H7NO3
Molar mass 105.093 g·mol−1
Appearance white crystals or powder
Density 1.603 g/cm3 (22 °C)
Melting point 246 °C (475 °F; 519 K) decomposes
soluble
Acidity (pKa) 2.21 (carboxyl), 9.15 (amino)[1]
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).

सेरीन (प्रतीक Ser या S)[3][4] एक α-अमीनो अम्ल है जिसका उपयोग प्रोटीन के जैवसंश्लेषण में किया जाता है। इसमें α-अमीनो समूह होता है (जो प्रोटोनित -NH+
3 जैविक परिस्थितियों में बनता है), एक कार्बोक्सिल समूह ( जो जैविक परिस्थितियों में डीप्रोटोनेटेड - COO−
 रूप में है), और एक पार्श्व शृंखला जिसमेंहाइड्रॉक्सीमिथाइल समूह होता है, इसे रासायनिक ध्रुवीयता अमिनो अम्ल के रूप में वर्गीकृत करता है। इसे मानव शरीर में सामान्य शारीरिक परिस्थितियों में संश्लेषित किया जा सकता है, जिससे यह एक अनावश्यक अमिनो अम्ल बन जाता है। यह प्रकूट UCU, UCC, UCA, UCG, AGU और AGC द्वारा कूटलेखित किया गया है।

घटना

File:Betain-Serin.png
L-सेरीन (बाएं) और D-सेरीन (दाएं) तटस्थ पीएच पर ज्विटरियोनिक रूप में

यह यौगिक प्रोटीनोजेनिक अमिनो अम्ल में से एक है। केवल L-त्रिविम समावयवी स्वाभाविक रूप से प्रोटीन में प्रकट होता है। यह मानव आहार के लिए गैर-आवश्यक अमिनो अम्ल है, क्योंकि यह ग्लाइसिन सहित अन्य चयापचयों से शरीर में संश्लेषित होता है। सेरीन पहली बार 1865 में एमिल क्रैमर द्वारा रेशम प्रोटीन, विशेष रूप से समृद्ध स्रोत से प्राप्त किया गया था। [5] इसका नाम लैटिन में रेशम सेरिकम के लिए लिया गया है। सेरीन की संरचना 1902 में स्थापित की गई थी। [6][7]


जैवसंश्लेषण

सेरीन का जैवसंश्लेषण 3-फॉस्फोग्लाइसेरेट (ग्लाइकोलाइसिस से एक मध्यवर्ती) के ऑक्सीकरण से 3-फॉस्फोहाइड्रॉक्सीपाइरुवेट और एनएडीएच में फॉस्फोग्लाइसेरेट डिहाइड्रोजनेज द्वारा प्रारम्भ होता है (EC 1.1.1.95)। फॉस्फोसेरिन ट्रांसएमिनेस द्वारा इस कीटोन का अपचायक ऐमीनीकरण (संक्रमण)EC 2.6.1.52) 3-फॉस्फोसरीन (ओ-फॉस्फोसरीन) उत्पन्न करता है जो फॉस्फोसेरिन फॉस्फेटस द्वारा सेरीन में हाइड्रोलाइज्ड होता है (EC 3.1.3.3).[8][9]

एस्चेरिचिया कोलाई जैसे बैक्टीरिया में ई. कोलाई इन किण्वकों को जीन सेरा (ईसी 1.1.1.95), सेरसी (ईसी 2.6.1.52), और सेरबी (ईसी 3.1.3.3) द्वारा कूटलेखित किया गया है। [10]

File:Serine biosynthesis.svg
सेरीन जैवसंश्लेषण

ग्लाइसिन जैवसंश्लेषण: सेरीन हाइड्रॉक्सीमिथाइलट्रांसफेरेज़ (SHMT = सेरीन ट्रांसहाइड्रॉक्सीमिथाइलेज़) भी प्रतिवर्ती रूपांतरण L-सेरीन से ग्लाइसीन (रेट्रो-एल्डोल विपाटन) और 5,6,7,8-टेट्राहाइड्रोफोलेट से 5,10-मेथिलनेटेट्राहाइड्रोफोलेट (एमटीएचएफ) (हाइड्रोलिसिस) को उत्प्रेरित करता है। [11] SHMT एक पाइरिडोक्सल फॉस्फेट (PLP) पर निर्भर किण्वक है। ग्लाइसिन सिंथेज़ द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया में CO2, NH+4 और mTHF से ग्लाइसिन भी बन सकता है।।[8]


संश्लेषण और प्रतिक्रियाएं

औद्योगिक रूप से, L-सेरीन का उत्पादन ग्लाइसिन और हाइड्रॉक्सीमिथाइलट्रांसफेरेज़ द्वारा उत्प्रेरित मेथनॉल से किया जाता है।[12]

कई चरणों में मिथाइल ऐक्रिलेट से प्रयोगशाला में रेसमिक सेरीन तैयार किया जा सकता है:[13]

450x450 पीएक्ससेरीन के हाइड्रोजनीकरण से डायोल सेरिनोल मिलता है:
HOCH2CH(NH2)CO2H + 2 H2 → HOCH2CH(NH2)CH2OH + 2 H2O

जैविक कार्य

उपापचयी

File:Cysteine biosynthesis.svg
सेरीन से सिस्टीन संश्लेषण। सिस्टेथियोनिन बीटा सिंथेज़ ऊपरी प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है और सिस्टेथियोनाइन गामा-लाईज़ निचली प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है।

चयापचय में सेरीन महत्वपूर्ण है क्योंकि यह प्यूरीन और पाइरीमिडीन के जैवसंश्लेषण में भाग लेता है। यह ग्लाइसिन और सिस्टीन सहित कई अमिनो अम्ल का अग्रदूत है, साथ ही बैक्टीरिया में ट्रिप्टोफैन भी है। यह कई अन्य मेटाबोलाइट्स का अग्रदूत भी है, जिसमें स्फिंगोलिपिड्स और फोलेट सम्मिलित हैं, जो जैवसंश्लेषण में एक-कार्बन अंशों का प्रमुख दाता है।[citation needed]

संकेतन

D-सेरीन, सेरीन रेसमासे द्वारा न्यूरॉन्स में संश्लेषित L-सेरिन (इसका एनैन्टीओमर), NMDA ग्राही को सक्रिय करके एक तंत्रिका मॉडुलेटर के रूप में कार्य करता है, जिससे वे ग्लूटामेट को बाँधने पर उन्हें खोलने में सक्षम हो जाते हैं। D-सेरिन NMDA-प्रकार ग्लूटामेट ग्राही (NMDAR) के ग्लाइसिन साइट (NR1) पर एक शक्तिशाली प्रचालक है। ग्राही को खोलने के लिए, ग्लूटामेट और या तो ग्लाइसीन या D-सेरीन को इससे बांधना चाहिए; इसके अतिरिक्त एक छिद्र अवरोधक बाध्य नहीं होना चाहिए (उदाहरण के लिए Mg2+ या Zn2+) है। [14] वास्तव में, D-सेरिन एनएमडीएआर पर ग्लाइसीन साइट पर ग्लाइसीन की तुलना में अधिक शक्तिशाली प्रचालक है। [15][16]

D-सेरीन को अपेक्षाकृत हाल तक केवल जीवाणुओं में उपस्थित माना जाता था; यह डी-एस्पेरेटेट की खोज के तुरंत बाद, मस्तिष्क में सिग्नलिंग अणु के रूप में उपस्थित मनुष्यों में स्वाभाविक रूप से उपस्थित दूसरा D एमिनो अम्ल था। D अमिनो अम्ल मनुष्यों में जल्द ही खोजे गए हैं, NMDA ग्राही पर ग्लाइसिन साइट को इसके स्थान पर नामित किया जा सकता है। [17] केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के अतिरिक्त, D-सेरीन परिधीय ऊतकों और उपास्थि जैसे अंगों में किडनी, और कॉर्पस कोवर्नोसम एक सांकेतिक भूमिका निभाता है। [18] [19] [20]


रससंवेदी संवेदना

शुद्ध D-सेरीन एक धूमिल सफ़ेद पारदर्शी चूर्ण है जिसमें बहुत ही हल्की सीलनदार सुगंध होती है। D- मध्यम और उच्च सांद्रता में अतिरिक्त सामान्य खट्टे स्वाद के साथ सेरीन मीठा होता है।[21]


नैदानिक ​​महत्व

अमिनो अम्ल के जैवसंश्लेषण में सेरीन की कमी के विकार दुर्लभ दोष L-सेरीन हैं। वर्तमान में तीन विकारों की सूचना मिली है:

इन किण्वक दोषों से जन्मजात लघुशीर्षता और गंभीर मनःप्रेरक मंदता जैसे गंभीर तंत्रिकीय लक्षण होते हैं और इसके अतिरिक्त, 3-फॉस्फोग्लाइसेरेट डिहाइड्रोजनेज की कमी वाले रोगियों में असाध्य दौरे पड़ते हैं। ये लक्षण उपचार के लिए कभी-कभी ग्लाइसिन के साथ मिलाकर एक चर श्रेणी का जवाब देते हैं।[22][23]

उपचार की प्रतिक्रिया परिवर्तनशील है और दीर्घकालिक और कार्यात्मक परिणाम अज्ञात है। महामारी विज्ञान, समजीनी/समलक्षणी सहसंबंध और इन रोगों के परिणामों की समझ में सुधार के लिए एक आधार प्रदान करने के लिए रोगियों के जीवन की गुणवत्ता पर उनका प्रभाव, साथ ही साथ नैदानिक ​​और चिकित्सीय रणनीतियों का मूल्यांकन करने के लिए गैर-वाणिज्यिक अंतर्राष्ट्रीय कार्य द्वारा एक रोगी पंजीकरण स्थापित की गई थी। [24]

सेरीन जैवसंश्लेषण के विघटन के अतिरिक्त, इसका अभिगमन भी बाधित हो सकता है। एक उदाहरण संस्तंभी चतुरंगघात, क्षीण महासंयोजिका और प्रगतिशील लघुशीर्षता है, जो उत्परिवर्तन के कारण होने वाली बीमारी है जो तटस्थ अमिनो अम्ल वाहक A के कार्य को प्रभावित करती है।

चिकित्सीय उपयोग के लिए अनुसंधान

एक गैर-आवश्यक अमीनो अम्ल के रूप में एल-सेरीन के वर्गीकरण को सशर्त माना जाता है, क्योंकि मनुष्य जैसे कशेरुक हमेशा पूरे जीवन काल में इष्टतम मात्रा का संश्लेषण नहीं कर सकते हैं। पेशीशाषी पार्श्वपथ काठिन्य, ALS, रोगियों ( पहचानकर्ता: NCT01835782) के साथ FDA-अनुमोदित मानव चरण आई नैदानिक परीक्षण में L-सेरीन की सुरक्षा का प्रदर्शन किया गया है, लेकिन ALS लक्षणों का उपचार अभी तक किया जाना है दिखाया। 2011 के एक परा-विश्‍लेषण में खंडित मनस्कता के नकारात्मक और कुल लक्षणों के लिए एक मध्यम प्रभाव आकार के लिए सहायक सार्कोसिन पाया गया। इस बात के भी प्रमाण हैं कि एल-सेरीन मधुमेह में उपचारात्मक भूमिका प्राप्त कर सकता है

सिज़ोफ्रेनिया के लिए एक संभावित उपचार के रूप में डी-सेरीन का कृन्तकों में अध्ययन किया जा रहा है। [25] संभावित AD रोगियों के मस्तिष्कमेरु द्रव में इसकी अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता के कारण D-सेरीन को प्रारंभिक अल्जाइमर रोग (AD) निदान के लिए एक संभावित जैवचिह्न के रूप में भी वर्णित किया गया है। [26]

D-सेरीन को संवेद तंत्रिकीय विकार जैसे बहरापन और टिनिटस के संभावित उपचार के रूप में माना गया है। [27]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Dawson, R.M.C., et al., Data for Biochemical Research, Oxford, Clarendon Press, 1959.
  2. ↑ Weast RC, ed. (1981). CRC Handbook of Chemistry and Physics (62nd ed.). Boca Raton, FL: CRC Press. p. C-512. ISBN 0-8493-0462-8.
  3. ↑ "अमीनो एसिड और पेप्टाइड्स के लिए नामकरण और प्रतीकवाद". IUPAC-IUB Joint Commission on Biochemical Nomenclature. 1983. Archived from the original on 9 October 2008. Retrieved 5 March 2018.
  4. ↑ "Nomenclature and symbolism for amino acids and peptides (IUPAC-IUB Recommendations 1983)", Pure Appl. Chem., 56 (5): 595–624, 1984, doi:10.1351/pac198456050595.
  5. ↑ Cramer, Emil (1865). "रेशम के घटकों के बारे में" [On the constituents of silk]. Journal für praktische Chemie (in German). 96: 76–98.{{cite journal}}: CS1 maint: unrecognized language (link) Serine is named on p. 93: "Ich werde den in Frage stehenden Körper unter dem Namen Serin beschreiben." (I will describe the body [i.e., substance] in question by the name "serine".)
  6. ↑ Fischer, Emil; Leuchs, Hermann (1902). "Synthese des Serins, der l-Glucosaminsäure und anderer Oxyaminosäuren" [Synthesis of serine, of l-glucosaminic acid, and other oxyamino acids]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (in German). 35 (3): 3787–3805. doi:10.1002/cber.190203503213.{{cite journal}}: CS1 maint: unrecognized language (link)
  7. ↑ "सेरीन". The Columbia Encyclopedia 6th ed. encyclopedia.com. Retrieved 22 October 2012.
  8. ↑ 8.0 8.1 Stryer L (1988). जीव रसायन (3rd ed.). New York: W.H. Freeman. p. 580. ISBN 978-0-7167-1843-7.
  9. ↑ KEGG EC 3.1.3.3 etc.
  10. ↑ Uniprot: serB
  11. ↑ Lehninger AL, Nelson DL, Cox MM (2000). जैव रसायन के सिद्धांत (3rd ed.). New York: W. H. Freeman. ISBN 1-57259-153-6.
  12. ↑ Karlheinz Drauz, Ian Grayson, Axel Kleemann, Hans-Peter Krimmer, Wolfgang Leuchtenberger, Christoph Weckbecker (2006). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a02_057.pub2.{{cite encyclopedia}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  13. ↑ Carter HE, West HD (1940). "डीएल-सेरीन". Org. Synth. 20: 81. doi:10.15227/orgsyn.020.0081.
  14. ↑ Liu Y, Hill RH, Arhem P, von Euler G (2001). "NMDA and glycine regulate the affinity of the Mg2+-block site in NR1-1a/NR2A NMDA receptor channels expressed in Xenopus oocytes". Life Sciences. 68 (16): 1817–1826. doi:10.1016/S0024-3205(01)00975-4. PMID 11292060.
  15. ↑ MacKay, Mary-Anne B.; Kravtsenyuk, Maryana; Thomas, Rejish; Mitchell, Nicholas D.; Dursun, Serdar M.; Baker, Glen B. (6 February 2019). "D-Serine: Potential Therapeutic Agent and/or Biomarker in Schizophrenia and Depression?". Frontiers in Psychiatry. 10: 25. doi:10.3389/fpsyt.2019.00025. ISSN 1664-0640. PMC 6372501. PMID 30787885. D-Serine is more potent than glycine as a coagonist at the NMDA receptor, has a regional distribution in the brain that is similar to that of NMDA receptors and appears to be more closely associated with synaptic NMDA receptors than glycine (which is more closely associated with non-synaptic NMDA receptors).
  16. ↑ Wolosker, Herman; Balu, Darrick T. (9 June 2020). "D-Serine as the gatekeeper of NMDA receptor activity: implications for the pharmacologic management of anxiety disorders". Translational Psychiatry. 10 (1): 184. doi:10.1038/s41398-020-00870-x. ISSN 2158-3188. PMC 7283225. PMID 32518273. D-Serine is functionally a more potent activator of synaptic NMDARs than glycine, and mounting evidence suggests that it serves as the major NMDAR co-agonist in limbic brain regions implicated in neuropsychiatric disorders.
  17. ↑ Mothet JP, Parent AT, Wolosker H, Brady RO, Linden DJ, Ferris CD, Rogawski MA, Snyder SH (Apr 2000). "D-Serine is an endogenous ligand for the glycine site of the N-methyl-D-aspartate receptor". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (9): 4926–4931. Bibcode:2000PNAS...97.4926M. doi:10.1073/pnas.97.9.4926. PMC 18334. PMID 10781100.
  18. ↑ Takarada T, Hinoi E, Takahata Y, Yoneda Y (May 2008). "Serine racemase suppresses chondrogenic differentiation in cartilage in a Sox9-dependent manner". Journal of Cellular Physiology. 215 (2): 320–328. doi:10.1002/jcp.21310. PMID 17929246. S2CID 45669104.
  19. ↑ Ma MC, Huang HS, Chen YS, Lee SH (Nov 2008). "Mechanosensitive N-methyl-D-aspartate receptors contribute to sensory activation in the rat renal pelvis". Hypertension. 52 (5): 938–944. doi:10.1161/HYPERTENSIONAHA.108.114116. PMID 18809793.
  20. ↑ Ghasemi M, Rezania F, Lewin J, Moore KP, Mani AR (Jun 2010). "D-Serine modulates neurogenic relaxation in rat corpus cavernosum". Biochemical Pharmacology. 79 (12): 1791–1796. doi:10.1016/j.bcp.2010.02.007. PMID 20170643.
  21. ↑ Kawai M, Sekine-Hayakawa Y, Okiyama A, Ninomiya Y (Dec 2012). "Gustatory sensation of L- and D-amino acids in humans". Amino Acids. 43 (6): 2349–2358. doi:10.1007/s00726-012-1315-x. PMID 22588481. S2CID 17671611.
  22. ↑ de Koning TJ (April 2006). "सेरीन की कमी के विकारों में अमीनो एसिड के साथ उपचार". Journal of Inherited Metabolic Disease. 29 (2): 347–351. doi:10.1007/s10545-006-0269-0. PMID 16763900. S2CID 25013468.
  23. ↑ Tabatabaie L; Klomp LW; Berger R; de Koning TJ (March 2010). "L-Serine synthesis in the central nervous system: a review on serine deficiency disorders". Mol Genet Metab. 99 (3): 256–262. doi:10.1016/j.ymgme.2009.10.012. PMID 19963421.
  24. ↑ "रोगी रजिस्ट्री".
  25. ↑ Madeira C, Lourenco MV, Vargas-Lopes C, Suemoto CK, Brandão CO, Reis T, Leite RE, Laks J, Jacob-Filho W, Pasqualucci CA, Grinberg LT, Ferreira ST, Panizzutti R (May 5, 2015). "D-Serine levels in Alzheimer's disease: implications for novel biomarker development". Translational Psychiatry. 5 (5): e561. doi:10.1038/tp.2015.52. PMC 4471283. PMID 25942042.