Zinkfunksjoner av R.Borgacci

Hva

Hva er sink?

Sink, som regnes som et viktig næringsstoff for menneskers helse, utfører en rekke funksjoner i hele kroppen.

Sink i menneskekroppen

Menneskekroppen inneholder ca 2-4 gram sink. Det meste av det er i organene, med større konsentrasjoner i prostata og i øynene; det er også rikelig i hjernen, muskler, bein, nyrer og lever. Sperm er spesielt rik på sink, en nøkkelfaktor i prostata kjertelen og veksten av reproduktive organer.

Funksjoner og biologisk rolle

Zink ser ut til å ha svært viktige biologiske funksjoner og roller, spesielt i konstitusjon og funksjon av enzymer, nukleinsyrer og proteiner av forskjellige slag. Innenfor peptider blir sinkioner ofte koordinert til sidekjeder av aminosyrer av asparaginsyre, glutaminsyre, cystein og histidin. Imidlertid er den teoretiske og beregningsmessige beskrivelsen av dette bindingen av sink i proteiner - så vel som for andre overgangsmetaller - vanskelig å forklare.

Hos mennesker er de biologiske funksjoner og roller av sink allestedsnærværende. Den samhandler med et bredt spekter av organiske ligander og har essensielle funksjoner i metabolisme av RNA og DNA nukleinsyrer, i signaltransduksjon og i genuttrykk. Sink regulerer også apoptose - celledød. En studie fra 2006 har anslått at ca. 10% av humane proteiner er knyttet til den biologiske rollen av sink, for ikke å nevne hundrevis av andre peptidfaktorer involvert i mineraltransport; En lignende "i silico" -studie - datasimulering - i Arabidopsis thaliana- planten fant 2367 sinkbundne proteiner.

I hjernen lagres sink i spesifikke synaptiske vesikler av glutamatergiske nevroner og kan modulere neuronal spenning. Det spiller en nøkkelrolle i synaptisk plasticitet og dermed i komplekse læringsfunksjonen. Zinkhomeostase spiller også en kritisk rolle i funksjonell regulering av sentralnervesystemet. Det antas at ubalanser i sinkhemostase i sentralnervesystemet kan forårsake for store konsentrasjoner av synaptisk sink med potensial:

• Neurotoksisitet, på grunn av mitokondrielt oksidativt stress - for eksempel avbryter visse enzymer involvert i elektrontransportkjeden, slik som kompleks I, kompleks III og a-ketoglutarat dehydrogenase
• Ujevnhet av kalsium homeostase
• Glutamatergisk neuronal excitotoxicitet
• Interferens med intraneuronal signaltransduksjon.

L- og D-histidin - isomerer av samme aminosyre - lette sinkabsorpsjon i hjernen. SLC30A3 - oppløst bærerfamilie 30 medlem 3 eller sinktransportør 3 - er den viktigste sinkbærer involvert i hjernenes mineralostostase.

enzymer

Blant de mange funksjonene og biokjemiske roller av sink, har vi sagt, det er det som gjelder for konstitusjonen av enzymer.

Zink (mer nøyaktig Zn2 + ion) er en svært effektiv Lewis-syre, en egenskap som gjør det til et katalytisk middel som er nyttig for hydroksylering og andre enzymatiske reaksjoner. Den har også en fleksibel koordinasjonsgeometri, som tillater proteiner som bruker den til raskt å endre konformasjon for å utføre ulike biologiske reaksjoner. To eksempler på sinkholdige enzymer er: karbonanhydrase og karboksypteptase, som er nødvendig for prosessene for karbondioksid (CO2) regulering og fordøyelse av proteiner.

Sink og karbonanhydrase

I blodet av vertebrater omdanner enzymet karbonanhydrase CO2 til bikarbonat, og det samme enzymet forvandler bikarbonat til CO2, og deretter ekspanderes gjennom lungene. Uten dette enzymet, ved normal blod-pH, ville omdannelsen oppstå omkring en million ganger langsommere, eller ville kreve en pH på 10 eller mer. Urelatert β-karbonsyreanhydrase er uunnværlig for planter på grunn av dannelse av blader, syntese av eddiksyreindolsyre (auxin) og alkoholholdig gjæring.

Sink og karboksypeptidase

Karboksypeptidase-enzymet bryter ned peptidbindinger under proteinfordøyning; mer nøyaktig letter det nukleofilt angrep på CO-gruppen av peptidet, genererer en sterkt reaktiv nukleofil eller aktiverer karbonylen for angrep

ved polarisering. Det stabiliserer også den tetraedrale mellomprodukt - eller overgangsstaten - som

det genereres med det nukleofile angrepet på karbonylkullet. Til slutt må det stabilisere atomen til

amid nitrogen for å gjøre det til en passende utgående gruppe, når CN-bindingen er

blitt ødelagt.

Signale

Zink har funksjonen til messenger i stand til å aktivere signalveier. Mange av disse veiene forsterker avvigende vekst av kreft. En av anticancer terapiene innebærer målrettingen av ZIP-transportører (irt-lignende protein-sink transporter protein). Dette er membrantransportproteiner av løsemiddeltransportfamilien som kontrollerer intra-membran sinkavgivelse og regulerer dens intracellulære og cytoplasmatiske konsentrasjoner.

Andre proteiner

Zink spiller en strukturell rolle i den såkalte "sinkfingeren" - eller sinkfinger, bestemte proteinområder som er i stand til å binde DNA. Zinkfingeren er en del av noen transkripsjonsfaktorer, proteiner som gjenkjenner DNA-sekvenser under replikasjon og transkripsjonsprosesser.

Zinkfingerzinkioner bidrar til å opprettholde fingerstrukturen ved å binde på en koordinert måte til fire aminosyrer i transkripsjonsfaktoren. Transkripsjonsfaktoren bryter DNA-helixen og bruker de forskjellige "finger" -delene til å binde nøyaktig til målsekvensen.

I blodplasma er sink bundet og transportert av albumin (60% - lav affinitet) og ved transferrin (10%). Sistnevnte bærer også jern, noe som reduserer absorpsjonen av sink og vice versa. En lignende antagonisme oppstår også mellom sink og kobber. Konsentrasjonen av sink i blodplasmaet forblir relativt konstant uavhengig av oral inntak - med mat eller kosttilskudd - av sink. Celler i spyttkjertlene, prostatakjertelen, immunsystemet og tarmene bruker sink signalering for å kommunisere med hverandre.

I enkelte mikroorganismer, i tarmen og i leveren, kan sink lagres i metallotioninreserver. Intestinal celle MT er i stand til å regulere absorpsjonen av matzink med 15-40%. Imidlertid kan utilstrekkelig eller overdreven inntak være skadelig; Faktisk på grunn av antagonismprinsippet kompromitterer overskytende sink absorpsjonen av kobber.

Den humane dopamintransportør inneholder et bindingssted med høy affinitet for ekstracellulær sink som, når det er mettet, hemmer dopaminreopptak og forsterker amfetamininducert dopaminutløp - in vitro. Humane serotonin- og noradrenalintransportører inneholder ikke bindingssteder for sink.

Bibliografi

• Maret, Wolfgang (2013). "Kapittel 12. Zink og menneskelig sykdom". I Astrid Sigel; Helmut Sigel; Roland KO Sigel. Sammenhenger mellom essensielle metalloner og menneskelige sykdommer. Metal ioner i biovitenskap. 13. Springer. s. 389-414.
• Prakash A, Bharti K, Majeed AB (april 2015). "Sink: indikasjoner i hjernesykdommer". Fundam Clin Pharmacol. 29 (2): 131-149.
• Cherasse Y, Urade Y (november 2017). "Dietary Zinc Acts som Sleep Modulator". International Journal of Molecular Sciences. 18 (11): 2334. Zink er det nest mest populære spormetallet i menneskekroppen, og er avgjørende for mange biologiske prosesser. ... Spormetallet er en viktig kofaktor for mer enn 300 enzymer og 1000 transkripsjonsfaktorer [16]. ... I sentralnervesystemet er sink det nest mest populære spormetallet og er involvert i mange prosesser. Det spiller også en viktig rolle i cellesignalering og modulering av nevronaktivitet.
• Prasad AS (2008). "Zink i menneskers helse: Effekt av sink på immunceller". Mol. Med. 14 (5-6): 353-7
• Zinks rolle i mikroorganismer er spesielt vurdert i: Sugarman B (1983). "Sink og infeksjon". Gjennomgang av smittsomme sykdommer. 5 (1): 137-47.
• Bomull 1999, s. 625-629
• Plomme, Laura; Rink, Lothar; Haase, Hajo (2010). "The Essential Toxin: Påvirkningen av sink på menneskelig helse". Int J Environmental Res Public Health. 7 (4): 1342-1365.
• Brandt, Erik G .; Hellgren, Mikko; Brinck, Tore; Bergman, Tomas; Edholm, Olle (2009). "Molekylær dynamikkstudie av sinkbindende til cysteiner i et peptidmimik av alkoholdehydrogenasens strukturelle sinksted". Phys. Chem. Chem. Phys. 11 (6): 975-83
• Rink, L .; Gabriel P. (2000). "Sink og immunsystemet". Proc Nutr Soc. 59 (4): 541-52.
• Wapnir, Raul A. (1990). Protein Ernæring og Mineral Absorption. Boca Raton, Florida: CRC Press.
• Berdanier, Carolyn D .; Dwyer, Johanna T .; Feldman, Elaine B. (2007). Håndbok for ernæring og mat. Boca Raton, Florida: CRC Press.
• Bitanihirwe BK, Cunningham MG (november 2009). "Zink: Hjernens mørke hest". Synapse. 63 (11): 1029-1049.
• Nakashima AS; Dyck RH (2009). "Zink og kortikal plasticitet". Brain Res Rev. 59 (2): 347-73
• Tyszka-Czochara M, Grzywacz A, Gdula-Argasińska J, Librowski T, Wiliński B, Opoka W (mai 2014). "Sinkens rolle i patogenesen og behandlingen av sykdommer i sentralnervesystemet (CNS). Implikasjoner av sinkhomeostase for riktig CNS-funksjon" (PDF). Acta. Pol. Pharm. 71 (3): 369-377. Arkivert (PDF) fra originalen 29. august 2017.
• PMID 17119290
• NRC 2000, s. 443
• Stipanuk, Martha H. (2006). Biokjemiske, fysiologiske og molekylære aspekter av menneskelig ernæring. WB Saunders Company. s. 1043-1067.
• Greenwood 1997, s. 1224-1225
• Kohen, Amnon; Limbach, Hans-Heinrich (2006). Isotopvirkninger i kjemi og biologi. Boca Raton, Florida: CRC Press. s. 850.
• Greenwood 1997, s. 1225
• Bomull 1999, s. 627
• Gadallah, MAA (2000). "Effekter av indol-3-eddiksyre og sink på veksten, det osmotiske potensialet og oppløselige karbon- og nitrogenkomponenter av soyabønneplanter som vokser under vannmangel". Journal of Arid Environments. 44 (4): 451-467.
• Ziliotto, Silvia; Ogle, Olivia; Yaylor, Kathryn M. (2018). "Kapittel 17. Målretting av sink (II) Signalering for å forebygge kreft". I Sigel, Astrid; Sigel, Helmut; Freisinger, Eva; Sigel, Roland KO Metal-Drugs: Utvikling og Tiltak av Anticancer Agenter. 18. Berlin: de Gruyter GmbH. s. 507-529.
• Bomull 1999, s. 628
• Whitney, Eleanor Noss; Rolfes, Sharon Rady (2005). Forstå Ernæring (10. utgave). Thomson Learning. s. 447-450
• NRC 2000, s. 447
• Hershfinkel, Michal; Silverman, William F .; Sekler, Israel (2007). "Zink Sensing Receptor, en kobling mellom sink og cellesignal". Molekylær medisin. 13 (7-8): 331-6.
• Bomull 1999, s. 629
• Blake, Steve (2007). Vitaminer og mineraler Demystified. McGraw-Hill Professional. s. 242.
• Fosmire, GJ (1990). "Zink toksisitet". American Journal of Clinical Nutrition. 51 (2): 225-7.
• Krause J (april 2008). "SPECT og PET av dopamintransportøren i oppmerksomhets-underskudd / hyperaktivitetsforstyrrelse". Ekspert Rev. Neuroter. 8 (4): 611-625.
• Sulzer D (februar 2011). "Hvordan vanedannende stoffer forstyrrer presynaptisk dopamin nevrotransmisjon". Neuron. 69 (4): 628-649.
• Scholze P, Nørregaard L, Singer EA, Freissmuth M, Gether U, Sitte HH (juni 2002). "Zinkionens rolle i omvendt transport mediert av monoamintransportører". J. Biol. Chem. 277 (24): 21505-21513. Den humane dopamintransportør (hDAT) inneholder et endogent Zn2 + bindingssted med høy affinitet med tre koordinerende rester på dets ekstracellulære ansikt (His193, His375 og Glu396). ... Således, når Zn2 + frigjøres med glutamat, kan det i stor grad øke utstrømningen av dopamin.