SERINA: CARACTERÍSTICAS, FUNÇÕES, METABOLISMO, ALIMENTOS - BIOLOGIA - 2025

A serina é um dos 22 aminoácidos básicos, embora não seja classificado como um aminoácido essencial para o homem e outros animais, pois é sintetizado pelo corpo humano.

De acordo com a nomenclatura de três letras, a serina é descrita na literatura como Ser (S no código de uma letra). Este aminoácido participa de um grande número de vias metabólicas e possui características polares, mas não possui carga em pH neutro.

Representação da estrutura de aminoácidos Serina (Fonte: Paginazero em it.wikipedia via Wikimedia Commons)

Muitas enzimas importantes para as células têm concentrações abundantes de resíduos de serina em seus locais ativos, razão pela qual esse aminoácido tem múltiplas implicações fisiológicas e metabólicas.

A serina, entre muitas de suas funções, participa como precursora e molécula de arcabouço na biossíntese de outros aminoácidos como a glicina e a cisteína e faz parte da estrutura dos esfingolipídeos presentes nas membranas celulares.

A taxa de síntese da serina varia em cada órgão e, além disso, muda de acordo com o estágio de desenvolvimento em que o indivíduo se encontra.

Os cientistas propuseram que as concentrações de L-serina no tecido cerebral aumentam com a idade, uma vez que a permeabilidade da barreira hematoencefálica diminui no cérebro adulto, o que pode causar graves distúrbios cerebrais.

A L-serina é conhecida por ser vital para a biossíntese de neurotransmissores, fosfolipídios e outras macromoléculas complexas, pois fornece os precursores para essas múltiplas vias metabólicas.

Vários estudos têm mostrado que o fornecimento de suplementos ou concentrados de L-serina a certos tipos de pacientes melhora a homeostase da glicose, a função mitocondrial e reduz a morte neuronal.

Características e estrutura

Todos os aminoácidos têm como estrutura básica um grupo carboxila e um grupo amino ligados ao mesmo átomo de carbono; Porém, estes se diferenciam por suas cadeias laterais, conhecidas como grupos R, que podem variar em tamanho, estrutura e até mesmo em sua carga elétrica.

A serina contém três átomos de carbono: um carbono central ligado, por um lado, a um grupo carboxila (COOH) e, por outro, a um grupo amino (NH3 +). As outras duas ligações do carbono central são ocupadas por um átomo de hidrogênio e por um grupo CH2OH (grupo R), característico da serina.

O carbono central ao qual os grupos amino e carboxila dos aminoácidos estão ligados é conhecido como carbono α. Os outros átomos de carbono nos grupos R são designados pelas letras do alfabeto grego.

No caso da serina, por exemplo, o único átomo de carbono em seu grupo R, que está ligado ao grupo OH, é conhecido como carbono γ.

Classificação

A serina é classificada dentro do grupo de aminoácidos polares sem carga. Os membros desse grupo são aminoácidos altamente solúveis em água, ou seja, são compostos hidrofílicos. Na serina e na treonina, a hidrofilicidade se deve à sua capacidade de formar ligações de hidrogênio com a água por meio de seus grupos hidroxila (OH).

Dentro do grupo de aminoácidos polares sem carga, cisteína, asparagina e glutamina também estão agrupadas. Todos eles possuem um grupo polar em sua cadeia R, entretanto, este grupo não é ionizável e em pHs próximos da neutralidade eles cancelam suas cargas, produzindo um composto na forma de um "zwitterion".

Estereoquímica

A assimetria geral dos aminoácidos torna a estereoquímica desses compostos de vital importância nas vias metabólicas das quais participam. No caso da serina, pode ser encontrada como D- ou L-serina, sendo esta última sintetizada exclusivamente por células do sistema nervoso conhecidas como astrócitos.

Os carbonos α dos aminoácidos são carbonos quirais, uma vez que possuem quatro substituintes diferentes ligados, o que gera que existem pelo menos dois estereoisômeros distinguíveis para cada aminoácido.

Um estereoisômero é a imagem espelhada de uma molécula, ou seja, uma não pode ser sobreposta à outra. Eles são denotados pela letra D ou L, pois experimentalmente as soluções desses aminoácidos giram o plano da luz polarizada em direções opostas.

A L-serina que é sintetizada nas células do sistema nervoso serve como substrato para sintetizar glicina ou D-serina. A D-serina é um dos elementos mais importantes para que ocorra a troca de vesículas entre os neurônios, por isso alguns autores propõem que ambas as isoformas da serina são, de fato, aminoácidos essenciais para os neurônios.

Recursos

O grupo OH da serina em sua cadeia R o torna um bom nucleófilo, portanto, é a chave para a atividade de muitas enzimas com serinas em seus locais ativos. A serina é um dos substratos necessários para a síntese dos nucleotídeos NADPH e glutationa.

A L-serina é essencial para o desenvolvimento e funcionamento adequado do sistema nervoso central. Estudos demonstraram que a entrega exógena de L-serina em baixas doses para neurônios do hipocampo e células de Purkinje in vitro melhora sua sobrevivência.

Vários estudos de células cancerosas e linfócitos descobriram que unidades de carbono dependentes de serina são necessárias para a produção excessiva de nucleotídeos, bem como para a proliferação subsequente de células cancerosas.

A selenocisteína é um dos 22 aminoácidos básicos e é obtida apenas como um derivado da serina. Este aminoácido só foi observado em algumas proteínas, contém selênio em vez de enxofre ligado à cisteína e é sintetizado a partir de uma serina esterificada.

Biossíntese

A serina é um aminoácido não essencial, pois é sintetizado pelo corpo humano. Porém, pode ser assimilado da dieta de diferentes fontes, como proteínas e fosfolipídios, principalmente.

A serina é sintetizada em sua forma L por meio da conversão de uma molécula de glicina, uma reação mediada por uma enzima hidroximetil-transferase.

Sabe-se que o principal sítio de síntese da L-serina está nos astrócitos e não nos neurônios. Nessas células, a síntese ocorre por uma via de fosforilação da qual participa o 3-fosfoglicerato, um intermediário glicolítico.

Três enzimas atuam nesta via: 3-fosfoglicerato desidrogenase, fosfoserina-transferase e fosfoserina-fosfatase.

Outros órgãos importantes quando se trata de síntese de serina são o fígado, rins, testículos e baço. As enzimas que sintetizam serina por vias diferentes da fosforilação são encontradas apenas no fígado e nos rins.

Uma das primeiras vias de síntese de serina conhecidas foi a via catabólica envolvida na gliconeogênese, onde a L-serina é obtida como metabólito secundário. No entanto, a contribuição desta rota para a produção de serina corporal é baixa.

Metabolismo

Atualmente, sabe-se que a serina pode ser obtida a partir do metabolismo dos carboidratos no fígado, onde são produzidos o ácido D-glicérico, o ácido 3-fosfoglicérico e o ácido 3-fosfohidroxipirúvico. Graças a um processo de transaminação entre o ácido 3-hidroxipirúvico e a alanina, a serina é produzida.

Experimentos realizados com ratos marcando radioativamente o carbono 4 da glicose, concluíram que este carbono é efetivamente incorporado aos esqueletos de carbono da serina, sugerindo que o referido aminoácido possui um precursor de três carbonos provavelmente do piruvato.

Nas bactérias, a enzima L-serina-desaminase é a principal enzima responsável por metabolizar a serina: ela converte a L-serina em piruvato. Esta enzima é conhecida por estar presente e ativa em culturas de E. coli cultivadas em meio mínimo com glicose.

Não se sabe ao certo qual é a real função da L-serina-desaminase nesses microrganismos, uma vez que sua expressão é induzida por efetores mutacionais que danificam o DNA por radiação ultravioleta, pela presença de ácido nalidíxico, mitomicina e outros. daí se segue que deve ter implicações fisiológicas importantes.

Alimentos ricos em serina

Todos os alimentos com altas concentrações de proteínas são ricos em serina, principalmente ovos, carnes e peixes. No entanto, este é um aminoácido não essencial, por isso não é estritamente necessário ingeri-lo, pois o corpo é capaz de sintetizá-lo por conta própria.

Algumas pessoas sofrem de um distúrbio raro, pois apresentam um fenótipo com deficiência quanto aos mecanismos de síntese de serina e glicina, portanto, precisam ingerir suplementos alimentares concentrados para ambos os aminoácidos.

Além disso, marcas comerciais especializadas na venda de suplementos vitamínicos (Lamberts, Now Sport e HoloMega) oferecem concentrados de fosfatidilserina e L-serina para aumentar a produção de massa muscular em atletas e levantadores de peso altamente competitivos.

Doenças relacionadas

O mau funcionamento das enzimas envolvidas na biossíntese da serina pode causar patologias graves. Ao diminuir a concentração de serina no plasma sanguíneo e líquido cefalorraquidiano, pode causar hipertonia, retardo psicomotor, microcefalia, epilepsia e distúrbios complexos do sistema nervoso central.

Atualmente, descobriu-se que a deficiência de serina está envolvida no desenvolvimento do diabetes mellitus, uma vez que a L-serina é necessária para a síntese da insulina e de seus receptores.

Bebês com defeitos na biossíntese de serina são neurologicamente anormais ao nascimento, apresentam retardo de crescimento intrauterino, microcefalia congênita, catarata, convulsões e grave retardo no desenvolvimento neurológico.

Referências

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