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丝氨酸的简介和来源
Release Time：2021-02-02什么是丝氨酸
丝氨酸是一种非必需氨基酸，因为它是在人体中由甘氨酸等其他代谢产物合成的。 丝氨酸也可以来自饮食和蛋白质和/或磷脂的降解。 丝氨酸首先从丝蛋白获得，丝蛋白特别丰富。 它的名字来自拉丁语，意为丝绸。 只有L-立体异构体（L-丝氨酸）天然存在于蛋白质中。 需要L-丝氨酸来合成膜脂，例如磷脂酰丝氨酸和鞘脂。丝氨酸高度浓缩在所有细胞膜中。与其他氨基酸不同，L-丝氨酸直接用于合成磷脂酰丝氨酸和神经酰胺（鞘脂的疏水部分）。后者的鞘脂作为信号级联的重要介体，参与各种细胞功能，例如凋亡，增殖和应激反应。鞘脂合成的第一步是丝氨酸棕榈酰转移酶催化的L-丝氨酸和棕榈酰辅酶A的缩合，这是鞘脂合成途径中的限速酶。像所有蛋白质和肽的氨基酸构造基团一样，丝氨酸在某些条件下可能变得至关重要，因此对于维持健康和预防疾病至关重要。与其他氨基酸相比，在肌肉中发现丝氨酸的平均浓度较低。L-丝氨酸可能来自四个可能的来源：饮食摄入量；由糖酵解中间体3-磷酸甘油酸酯进行生物合成；来自甘氨酸;并通过蛋白质和磷脂降解。关于这四个L-丝氨酸来源对丝氨酸稳态的相对贡献的数据很少。L-丝氨酸的主要来源很可能在不同组织和人类发育的不同阶段有很大不同。
在肝脏组织中，丝氨酸生物合成途径受饮食和激素变化的调节。在这三种合成酶中，3-磷酸甘油酸脱氢酶（3-PGDH）和磷酸丝氨酸磷酸酶的特性得到了最好的证明。诸如胰高血糖素和皮质类固醇的激素因子也会影响3-磷酸甘油酸脱氢酶（3-PGDH）和磷酸丝氨酸磷酸酶活性，这取决于饮食。L-丝氨酸在细胞增殖中起核心作用。L-丝氨酸是嘌呤核苷酸和脱氧胸苷单磷酸从头合成的一碳基团的主要来源。早已认识到，在细胞培养物中，L-丝氨酸是有条件的必需氨基酸，因为不能合成足够量的L-丝氨酸来满足细胞对其利用的需求。近年来，L-丝氨酸及其代谢产物不仅被认为对于细胞增殖是必不可少的，而且对于中枢神经系统中的特定功能也是必需的。精神病患者丝氨酸和甘氨酸水平改变的发现以及L-丝氨酸合成缺陷患者的严重神经系统异常的发现强调了L-丝氨酸在脑发育和功能中的重要性。
丝氨酸的来源
L-丝氨酸是由糖酵解中间体3-磷酸甘油酸酯通过三个催化步骤从头合成的。该途径的第一步被3-磷酸甘油酸脱氢酶（3-PGDH）催化。磷酸羟基丙酮酸氨基转移酶将磷酸羟基丙酮酸代谢为磷酸丝氨酸，最后，磷酸丝氨酸磷酸酶将磷酸丝氨酸转化为L-丝氨酸。带有3-磷酸甘油酸脱氢酶（3-PGDH）突变的人血浆和脑脊液中的游离L-丝氨酸水平较低。这些L-丝氨酸缺乏症患者表现出严重的神经系统症状，包括先天性小头畸形，精神运动发育迟缓和顽固性癫痫发作。除了来自患有3-磷酸甘油酸脱氢酶（3- PGDH）缺乏症的人类的数据外，动物研究还表明，常规的d-3-磷酸甘油酸脱氢酶基因敲除小鼠表现出严重的胚胎发育后果，例如脑畸形和整体生长迟缓，并在胚胎13.5天后死亡。这些人类和小鼠研究突显了通过磷酸化途径从头合成的L-丝氨酸对于胚胎活力和神经系统发育的绝对必要性。此外，最近的功能基因组研究表明，L-丝氨酸的从头生物合成在某些类型的癌症的侵袭性，恶性转化和增殖中起着至关重要的作用。许多癌细胞比甘氨酸优先消耗丝氨酸。癌细胞选择性地消耗外源丝氨酸，将其转化为细胞内甘氨酸和一个碳单位以构建核苷酸。限制外源甘氨酸或甘氨酸裂解系统的耗竭不会阻碍增殖。在没有丝氨酸的情况下，外源甘氨酸的摄取不能支持核苷酸合成。实际上，更高浓度的甘氨酸抑制增殖。在这些条件下，甘氨酸转化为丝氨酸，该反应将耗尽一碳库。通过添加甲酸来提供一碳单元，从而拯救了甘氨酸喂养细胞的核苷酸合成和生长。L-丝氨酸还作为变构效应物作用于丙酮酸激酶M2，并支持有氧糖酵解，这是癌细胞的代谢特征。这些报告提供了意想不到的证据，表明体内L-丝氨酸的利用率提高与癌细胞固有的代谢重编程有关，而丝氨酸消耗而非甘氨酸消耗则支持核苷酸合成和癌细胞增殖。
恶性发展伴随着癌细胞的遗传变化，从而驱动异常增殖，生长，存活和侵袭。这些表型中的每一个都受到细胞代谢变化的支持，并且几种代谢酶已被鉴定为致癌基因或肿瘤抑制因子。尽管葡萄糖和谷氨酰胺代谢的改变是代谢转化的关键，但最近的研究集中在非必需氨基酸丝氨酸和甘氨酸在支持肿瘤生长中的作用。除了它们在蛋白质合成中的作用外，丝氨酸和甘氨酸还对合成代谢途径有重要作用，这些合成代谢途径对于谷胱甘肽，核苷酸，磷脂和其他代谢产物的产生很重要。因此，对于支持细胞生长和分裂的细胞内丝氨酸和甘氨酸的需求是显而易见的。但是，癌细胞如何获取这些营养素（摄取与生物合成）以及如何代谢这些营养素仍有待充分阐明。对这个问题的机械洞察力将显着提高我们靶向丝氨酸/甘氨酸代谢以获得治疗收益的能力。
