סרין

בְּ סרין זו חומצת אמינו שהיא אחת מעשרים חומצות האמינו הטבעיות ואינה חיונית. צורת ה- D של סרין פועלת כאגוניסט משותף לאיתות עצבי ועשויה למלא תפקיד במחלות נפש שונות.

מה זה סרין?

סרין היא חומצת אמינו עם הנוסחה המבנית H2C (OH) -CH (NH2) -COOH. היא מופיעה בצורת L והיא אחת מחומצות האמינו הלא חיוניות, שכן גוף האדם יכול לייצר אותה בעצמו. סרין חייב את שמו למילה הלטינית "sericum" שמשמעותה "משי".

משי יכול לשמש כחומר גלם לסרין על ידי עיבוד טכני של סריצין דבק המשי. כמו כל חומצות האמינו, לסרין יש מבנה אופייני. קבוצת הקרבוקסיל מורכבת מהרצף האטומי פחמן, חמצן, חמצן, מימן (COOH); קבוצת הקרבוקסיל מגיבה חומצית כאשר יון H + מפוצל. קבוצת האטומים השנייה היא קבוצת האמינו. הוא מורכב מאטום חנקן אחד ושני אטומי מימן (NH2).

בניגוד לקבוצת הקרבוקסיל, לקבוצת האמינו יש תגובה בסיסית בכך שהיא מחברת פרוטון לזוג האלקטרונים הבודד החנקן. גם קבוצת הקרבוקסיל וגם קבוצת האמינו זהים לכל חומצות האמינו. הקבוצה האטומית השלישית היא שרשרת הצד, עליה חייבות חומצות האמינו את תכונותיה השונות.

פונקציה, אפקט ומשימות

לסרין שני פונקציות חשובות לגוף האדם. כחומצה אמינית, סרין מהווה אבן בניין לחלבונים, חלבונים הם מקרומולקולות ויוצרים אנזימים והורמונים וכן חומרים בסיסיים כמו אקטין ומיוזין המרכיבים שרירים.

הנוגדנים וההמוגלובין של מערכת החיסון, פיגמנט הדם האדום, הם גם חלבונים. בנוסף לסרין, יש תשע עשרה חומצות אמינו אחרות המופיעות בחלבונים טבעיים. הסידור הספציפי של חומצות האמינו יוצר שרשראות חלבון ארוכות. בשל תכונותיהם הפיזיות, שרשראות אלה מתקפלות ויוצרות מבנה מרחבי, תלת ממדי. הקוד הגנטי קובע את סדר חומצות האמינו בתוך שרשרת כזו.

מרבית התאים האנושיים מכילים סרין בצורת ה- L. לעומת זאת D-serine מיוצר בתאים של מערכת העצבים - תאי העצב ותאי הגליה. בגרסה זו, הסרין פועל כאגוניסט משותף: הוא נקשר לקולטנים של תאי עצב ובכך מעורר אות בנוירון שהוא מעביר כדחף חשמלי לאקסון שלו וקדימה לתא העצב הבא. באופן זה העברת המידע מתרחשת בתוך מערכת העצבים.

עם זאת, חומר שליח אינו יכול להיקשר לכל קולטן כרצונו: על פי עיקרון המנעול והמפתח, מעביר עצבים וקולטנים חייבים להיות בעלי תכונות התואמות זו את זו. D-serine מופיע, בין היתר, כאגוניסט משותף בקולטני ה- NMDA. למרות שסרין אינו חומר המסר העיקרי שם, יש לו השפעה מחזקת על העברת האות.

חינוך, התרחשות, תכונות וערכים מיטביים

סרין חיוני בכדי שתפקוד הגוף. התאים האנושיים יוצרים סרין על ידי חמצון ועמידת 3-פוספוגליצרט, כלומר על ידי הוספת קבוצת אמינו. סרין הוא אחת מחומצות האמיניות הנייטרליות: לקבוצת האמינו שלה ערך pH מאוזן ולכן אינו חומצה ואינו בסיסי. בנוסף, סרין הוא חומצת אמינו קוטבית.

מכיוון שהוא אחד מאבני הבניין של כל החלבונים האנושיים, הוא נפוץ מאוד. סדרת L היא הווריאציה הטבעית של סרין והיא מופיעה בעיקר בחומציות ניטראלית של בערך שבע. ערך pH זה שורר בתאי גוף האדם, בהם מעובד הסרין. L-serine הוא זוויטריון. זוויטריון נוצר כאשר קבוצת הקרבוקסיל וקבוצת האמינו מגיבות זו עם זו: הפרוטון של קבוצת הקרבוקסיל נודד לקבוצת האמינו ושם נקשר לזוג האלקטרונים החופשי.

לפיכך יש לזוויטריון מטען חיובי וגם שלילי והוא אינו טעון בכללותו. לעתים קרובות הגוף מפרק את הסרין לגליצין, שהיא גם חומצה אמינית שכמו סרין היא ניטרלית אך לא קוטבית. סרין יכול גם לייצר פירובטה, המכונה גם חומצה אצטילפורמית או חומצה פירובית. זוהי חומצה קטו קרבוקסילית.

מחלות והפרעות

בצורת ה- L שלה, serine מופיע בתאי עצב ותאי גלייה וכנראה שיש לו תפקיד במחלות נפשיות שונות. L-serine נקשר כקו-אגוניסט לקולטני N-methyl-D-aspartate, או קולטני NMDA לזמן קצר. זה מגביר את השפעתו של המעביר העצבי גלוטמט, הנקשר לקולטני ה- NMDA ובכך מפעיל את תא העצב.

תהליכי למידה וזיכרון תלויים בקולטני ה- NMDA; זה מציין שיפוץ של קשרים סינפטיים ובכך משנה את מבנה מערכת העצבים. פלסטיות זו באה לידי ביטוי כמידה ברמה המקרוטית. המדע רואה בחיבור זה קשר רלוונטי למחלות נפש. מחלות נפשיות מובילות לליקויים רבים בתפקוד, הכוללים לעתים קרובות גם בעיות זיכרון. תהליכי למידה לקויים יכולים לתרום גם להתפתחות מחלות נפש. דוגמא לכך היא דיכאון. דיכאון מוביל לביצועים קוגניטיביים לקויים, במיוחד כאשר הוא חמור מאוד. עם זאת, ביצועי הלמידה והזיכרון משתפרים שוב כאשר שוכך הדיכאון.

תיאוריה נוכחית מניחה כי הפעלה תכופה של מסלולי עצב מסוימים מגדילה את הסבירות כי מסלולים אלה יופעלו במהירות רבה יותר במקרה של גירויים עתידיים: סף הגירוי יורד. שיקול זה מבוסס על ביטול חסימת הקולטנים, מה שעלול להסביר את התהליך. במקרה של מחלות נפשיות כמו דיכאון או סכיזופרניה, עלולה להיות שיבוש בתהליך זה, מה שיכול להסביר לפחות חלק מהתסמינים המתאימים. בהקשר זה, מחקרים ראשוניים מאשרים את השפעת D-serine כתרופת דיכאון.