SÉRINE: CARACTÉRISTIQUES, FONCTIONS, MÉTABOLISME, ALIMENTATION - LA BIOLOGIE - 2025

La sérine est l'un des 22 acides aminés basiques, bien qu'il ne soit pas classé comme un acide aminé essentiel pour les humains et les autres animaux, car il est synthétisé par le corps humain.

Selon la nomenclature à trois lettres, la sérine est décrite dans la littérature comme Ser (S dans le code à une seule lettre). Cet acide aminé participe à un grand nombre de voies métaboliques et a des caractéristiques polaires, mais n'a aucune charge à pH neutre.

Représentation de la structure des acides aminés Serine (Source: Paginazero at it.wikipedia via Wikimedia Commons)

De nombreuses enzymes importantes pour les cellules ont des concentrations abondantes de résidus sérine dans leurs sites actifs, c'est pourquoi cet acide aminé a de multiples implications physiologiques et métaboliques.

La sérine, parmi beaucoup de ses fonctions, participe en tant que précurseur et molécule d'échafaudage à la biosynthèse d'autres acides aminés tels que la glycine et la cystéine et fait partie de la structure des sphingolipides présents dans les membranes cellulaires.

Le taux de synthèse de la sérine varie dans chaque organe et, en outre, il change en fonction du stade de développement dans lequel se trouve l'individu.

Les scientifiques ont proposé que les concentrations de L-sérine dans les tissus cérébraux augmentent avec l'âge, car la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique diminue dans le cerveau adulte, ce qui peut provoquer de graves troubles cérébraux.

La L-sérine est connue pour être vitale pour la biosynthèse des neurotransmetteurs, des phospholipides et d'autres macromolécules complexes, car elle fournit les précurseurs de ces multiples voies métaboliques.

Plusieurs études ont montré que la fourniture de suppléments ou de concentrés de L-sérine à certains types de patients améliore l'homéostasie du glucose, la fonction mitochondriale et réduit la mort neuronale.

Caractéristiques et structure

Tous les acides aminés ont comme structure de base un groupe carboxyle et un groupe amino liés au même atome de carbone; Cependant, ceux-ci diffèrent les uns des autres par leurs chaînes latérales, appelées groupes R, qui peuvent varier en taille, en structure et même en charge électrique.

La sérine contient trois atomes de carbone: un carbone central lié, d'une part, à un groupe carboxyle (COOH) et, d'autre part, à un groupe amino (NH3 +). Les deux autres liaisons du carbone central sont occupées par un atome d'hydrogène et par un groupe CH2OH (groupe R), caractéristique de la sérine.

Le carbone central auquel les groupes amino et carboxyle des acides aminés sont attachés est connu sous le nom de carbone α. Les autres atomes de carbone des groupes R sont désignés par les lettres de l'alphabet grec.

Dans le cas de la sérine, par exemple, le seul atome de carbone de son groupe R, qui est attaché au groupe OH, est appelé γ-carbone.

Classification

La sérine est classée dans le groupe des acides aminés polaires non chargés. Les membres de ce groupe sont des acides aminés hautement solubles dans l'eau, c'est-à-dire des composés hydrophiles. Dans la sérine et la thréonine, l'hydrophilie est due à leur capacité à former des liaisons hydrogène avec l'eau par l'intermédiaire de leurs groupes hydroxyle (OH).

Dans le groupe des acides aminés polaires non chargés, la cystéine, l'asparagine et la glutamine sont également regroupées. Tous ont un groupe polaire dans leur chaîne R, cependant, ce groupe n'est pas ionisable et à des pH proches de la neutralité, ils annulent leurs charges, produisant un composé sous la forme d'un "zwitterion".

Stéréochimie

L'asymétrie générale des acides aminés rend la stéréochimie de ces composés d'une importance vitale dans les voies métaboliques auxquelles ils participent. Dans le cas de la sérine, elle peut être trouvée sous forme de D- ou L-sérine, cette dernière étant synthétisée exclusivement par des cellules du système nerveux appelées astrocytes.

Les carbones α des acides aminés sont des carbones chiraux, car ils ont quatre substituants différents attachés, ce qui génère qu'il y a au moins deux stéréoisomères distinctifs pour chaque acide aminé.

Un stéréoisomère est une image miroir d'une molécule, c'est-à-dire que l'un ne peut pas être superposé à l'autre. Ils sont désignés par la lettre D ou L car expérimentalement, les solutions de ces acides aminés font tourner le plan de la lumière polarisée dans des directions opposées.

La L-sérine qui est synthétisée dans les cellules du système nerveux sert de substrat pour synthétiser la glycine ou la D-sérine. La D-sérine est l'un des éléments les plus importants pour l'échange de vésicules entre neurones, c'est pourquoi certains auteurs proposent que les deux isoformes de la sérine sont, en fait, des acides aminés essentiels pour les neurones.

Caractéristiques

Le groupe OH de la sérine dans sa chaîne R en fait un bon nucléophile, il est donc essentiel à l'activité de nombreuses enzymes avec des sérines dans leurs sites actifs. La sérine est l'un des substrats nécessaires à la synthèse des nucléotides NADPH et glutathion.

La L-sérine est essentielle au développement et au bon fonctionnement du système nerveux central. Des études ont montré que l'administration exogène de L-sérine à faibles doses aux neurones de l'hippocampe et aux cellules de Purkinje in vitro améliore leur survie.

Diverses études sur les cellules cancéreuses et les lymphocytes ont montré que les unités de carbone dépendant de la sérine sont nécessaires pour la production excessive de nucléotides, ainsi que pour la prolifération ultérieure des cellules cancéreuses.

La sélénocystéine est l'un des 22 acides aminés basiques et n'est obtenue que sous forme de dérivé de la sérine. Cet acide aminé n'a été observé que dans certaines protéines, il contient du sélénium au lieu du soufre lié à la cystéine et il est synthétisé à partir d'une sérine estérifiée.

Biosynthèse

La sérine est un acide aminé non essentiel, car elle est synthétisée par le corps humain. Cependant, il peut être assimilé à partir de l'alimentation de différentes sources telles que les protéines et les phospholipides, principalement.

La sérine est synthétisée sous sa forme L par la conversion d'une molécule de glycine, une réaction médiée par une enzyme hydroxyméthyl-transférase.

On sait que le site principal de la synthèse de la L-sérine se trouve dans les astrocytes et non dans les neurones. Dans ces cellules, la synthèse se fait par une voie de phosphorylation à laquelle participe le 3-phosphoglycérate, un intermédiaire glycolytique.

Trois enzymes agissent dans cette voie: la 3-phosphoglycérate déshydrogénase, la phosphosérine-transférase et la phosphosérine-phosphatase.

Le foie, les reins, les testicules et la rate sont d'autres organes importants pour la synthèse de la sérine. Les enzymes qui synthétisent la sérine par des voies autres que la phosphorylation ne se trouvent que dans le foie et les reins.

L'une des premières voies connues de synthèse de la sérine était la voie catabolique impliquée dans la gluconéogenèse, où la L-sérine est obtenue comme métabolite secondaire. Cependant, la contribution de cette voie à la production de sérine corporelle est faible.

Métabolisme

Actuellement, on sait que la sérine peut être obtenue à partir du métabolisme des glucides dans le foie, où l'acide D-glycérique, l'acide 3-phosphoglycérique et l'acide 3-phosphohydroxypyruvique sont produits. Grâce à un processus de transamination entre l'acide 3-hydroxy pyruvique et l'alanine, la sérine est produite.

Des expériences réalisées avec des rats marquant radioactivement le carbone 4 du glucose, ont conclu que ce carbone est effectivement incorporé dans les squelettes carbonés de la sérine, suggérant que ledit acide aminé a un précurseur à trois carbones probablement du pyruvate.

Chez les bactéries, l'enzyme L-sérine-désaminase est la principale enzyme chargée de métaboliser la sérine: elle transforme la L-sérine en pyruvate. Cette enzyme est connue pour être présente et active dans les cultures d'E. Coli cultivées dans un milieu minimal avec du glucose.

On ne sait pas avec certitude quelle est la fonction réelle de la L-sérine-désaminase dans ces micro-organismes, car son expression est induite par des effecteurs mutationnels qui endommagent l'ADN par rayonnement ultraviolet, par la présence d'acide nalidixique, de mitomycine et autres. d'où il résulte qu'elle doit avoir des implications physiologiques importantes.

Aliments riches en sérine

Tous les aliments à fortes concentrations de protéines sont riches en sérine, principalement les œufs, la viande et le poisson. Cependant, il s'agit d'un acide aminé non essentiel, il n'est donc pas strictement nécessaire de l'ingérer, car le corps est capable de le synthétiser seul.

Certaines personnes souffrent d'une maladie rare, car elles ont un phénotype déficient concernant les mécanismes de synthèse de la sérine et de la glycine, par conséquent, elles doivent ingérer des compléments alimentaires concentrés pour les deux acides aminés.

De plus, des marques commerciales spécialisées dans la vente de suppléments vitaminiques (Lamberts, Now Sport et HoloMega) proposent des concentrés de phosphatidylsérine et de L-sérine pour augmenter la production de masse musculaire chez les athlètes et haltérophiles hautement compétitifs.

Maladies liées

Le dysfonctionnement des enzymes impliquées dans la biosynthèse de la sérine peut entraîner des pathologies graves. En diminuant la concentration de sérine dans le plasma sanguin et le liquide céphalo-rachidien, il peut provoquer une hypertonie, un retard psychomoteur, une microcéphalie, une épilepsie et des troubles complexes du système nerveux central.

Actuellement, il a été découvert qu'une carence en sérine est impliquée dans le développement du diabète sucré, car la L-sérine est nécessaire à la synthèse de l'insuline et de ses récepteurs.

Les bébés présentant des anomalies de la biosynthèse de la sérine sont neurologiquement anormaux à la naissance, ont un retard de croissance intra-utérin, une microcéphalie congénitale, des cataractes, des convulsions et un retard neurodéveloppemental sévère.

Références

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