Цинк функције Р.Боргацциа

šta

Шта је цинк?

Цинк, који се сматра есенцијалним нутријентом за људско здравље, обавља бројне функције у целом телу.

Цинк у људском телу

Људско тело садржи око 2-4 грама цинка. Већина је у органима, са већим концентрацијама у простати иу очима; такође је у изобиљу у мозгу, мишићима, костима, бубрезима и јетри. Сперма је посебно богата цинком, кључним фактором у функционисању простате и расту репродуктивних органа.

Функције и биолошка улога

Чини се да цинк има веома важне биолошке функције и улоге, посебно у конституцији и функционисању ензима, нуклеинских киселина и протеина различитих врста. Унутар пептида, цинкови иони се често координирају на бочне ланце аминокиселина аспарагинске киселине, глутаминске киселине, цистеина и хистидина. Међутим, теоријски и рачунски опис ове везе цинка у протеинима - као и других транзиционих метала - тешко је објаснити.

Код људи, биолошке функције и улоге цинка су свеприсутне. Она је у интеракцији са широким спектром органских лиганда и има есенцијалне функције у метаболизму РНК и ДНК нуклеинских киселина, у трансдукцији сигнала и експресији гена. Цинк такође регулише апоптозу - смрт ћелија. Студија из 2006. године процењује да је око 10% хуманих протеина везано за биолошку улогу цинка, да не спомињемо стотине других пептидних фактора укључених у транспорт минерала; слична студија "ин силицо" - компјутерска симулација - у биљци Арабидопсис тхалиана пронашла је 2367 протеина везаних за цинк.

У мозгу, цинк се чува у специфичним синаптичким везикулама глутаматергичних неурона и може модулирати нервну ексцитабилност. Она игра кључну улогу у синаптичкој пластичности и самим тим у комплексној функцији учења. Хомеостаза цинка такође игра кључну улогу у функционалној регулацији централног нервног система. Верује се да неравнотежа у хомеостази цинка у централном нервном систему може да изазове прекомерне концентрације синаптичког цинка са потенцијалом:

Неуротоксичност, услед окситативног стреса митохондрија - на пример, прекидање одређених ензима укључених у ланац транспорта електрона, као што је комплекс И, комплекс ИИИ и α-кетоглутарат дехидрогеназа
Неуједначеност хомеостазе калцијума
Глутаматергична неуронска ексцитотоксичност
Интерференција са интранеуроналном трансдукцијом сигнала.

Л- и Д-хистидин - изомери исте аминокиселине - олакшавају апсорпцију цинка у мозгу. СЛЦ30А3 - породица носача раствора 30 чланова 3 или транспортер цинка 3 - главни је носач цинка који је укључен у минералну хомеостазу мозга.

enzimi

Међу многим функцијама и био-хемијским улогама цинка, рекли смо, постоји конституција ензима.

Цинк (прецизније Зн2 + јон) је веома ефикасна Левисова киселина, својство које га чини каталитичким средством корисним за хидроксилацију и друге ензимске реакције. Такође има флексибилну координациону геометрију, која омогућава протеинима који га користе да брзо промене конформацију да би извршили различите биолошке реакције. Два примера ензима који садрже цинк су: карбонска анхидраза и карбоксипептидаза, неопходни за процесе регулације угљендиоксида (ЦО2) и варења протеина.

Цинк и карбонска анхидраза

У крви кичмењака, ензим карбонска анхидраза претвара ЦО2 у бикарбонат, а исти ензим претвара бикарбонат у ЦО2 након чега се издише кроз плућа. Без овог ензима, при нормалном пХ крви, конверзија би се десила око милион пута спорије, или би захтевала пХ од 10 или више. Невезана β-карбонска анхидраза је неопходна за биљке због формирања листова, синтезе ацетатне киселине (ауксин) и алкохолне ферментације.

Цинк и карбоксипептидаза

Ензим карбоксипептидазе разлаже пептидне везе током варења протеина; прецизније, олакшава нуклеофилни напад на ЦО групу пептида, стварајући високо реактивни нуклеофил или активирајући карбонил за напад

поларизацијом. Она такође стабилизује тетраедарско средње - или транзиционо стање - које

генерише се нуклеофилним нападом на карбонил угљеник. Коначно мора стабилизовати атом

амидног азота, тако да га претвори у одговарајућу излазну групу, када је веза ЦН

био сломљен.

signalizacija

Цинк има функцију гласника који може активирати сигналне стазе. Многи од ових путева појачавају ненормалан раст рака. Једна од антиканцерогених терапија укључује циљање ЗИП транспортера (протеина као што је протеин - транспортер цинка). То су мембрански транспортни протеини из породице транспортера растворених супстанци које контролишу испоруку цинка унутар мембране и регулишу његове интрацелуларне и цитоплазматске концентрације.

Остали протеини

Цинк игра структуралну улогу у такозваним "цинк прстима" - или прстима цинка, специфичним протеинским регионима способним за везивање ДНК. Цинк прст је део неких транскрипционих фактора, протеина који препознају ДНК секвенце током репликационих и транскрипционих процеса.

Цинк иони цинк прстима помажу у одржавању структуре прста везањем на координиран начин за четири аминокиселине у транскрипционом фактору. Фактор транскрипције омотава хелику ДНК и користи различите делове "прста" да би се тачно везао за циљну секвенцу.

У крвној плазми, цинк се везује и транспортује албумином (60% - низак афинитет) и трансферином (10%). Ово последње такође носи гвожђе, које смањује апсорпцију цинка и обрнуто. Сличан антагонизам јавља се и између цинка и бакра. Концентрација цинка у крвној плазми остаје релативно константна без обзира на орални унос - са храном или додатком цинка. Ћелије у пљувачним жлездама, простати, имуни систем и црева користе сигнализацију цинка да комуницирају једна са другом.

Код неких микроорганизама, у цревима и јетри, цинк се може ускладиштити у резервоарима металотионеина. МТ ћелија црева је у стању да регулише апсорпцију цинка хране за 15-40%. Међутим, неадекватан или претеран унос може бити штетан; у ствари, због принципа антагонизма, вишак цинка компромитује апсорпцију бакра.

Транспортер хуманог допамина садржи место за везивање високог афинитета за екстрацелуларни цинк који, једном засићен, инхибира поновну апсорпцију допамина и појачава емитовање допамина изазваног амфетамином - ин витро. Транспортери људског серотонина и норепинефрина не садрже места везивања за цинк.

библиографија

Марет, Волфганг (2013). "Поглавље 12. Цинк и људске болести". Ин Астрид Сигел; Хелмут Сигел; Роланд КО Сигел. Међусобни односи између битних металних јона и хуманих болести. Метални јони у науци о животу. 13. Спрингер. стр. 389-414.
Пракасх А, Бхарти К, Мајеед АБ (април 2015). "Цинк: индикације у поремећајима мозга". Фундам Цлин Пхармацол. 29 (2): 131-149.
Цхерассе И, Ураде И (новембар 2017). "Дијетални цинк дјелује као модулатор сна". Интернатионал Јоурнал оф Молецулар Сциенцес. 18 (11): 2334. Цинк је други најзаступљенији метал у људском телу и неопходан је за многе биолошке процесе. ... Метал у траговима је есенцијални кофактор за више од 300 ензима и 1000 транскрипционих фактора [16]. ... У централном нервном систему, цинк је други најзаступљенији метал у траговима и укључен је у многе процесе. Такође игра важну улогу у ћелијској сигнализацији и модулацији неуронске активности.
Прасад АС (2008). "Цинк у људском здрављу: ефекат цинка на имунолошке ћелије". Мол. Мед. 14 (5–6): 353–7
Улога цинка у микроорганизмима посебно је разматрана у: Сугарман Б (1983). "Цинк и инфекција". Преглед инфективних болести. 5 (1): 137–47.
Цоттон 1999, стр. 625-629
Плум, Лаура; Ринк, Лотхар; Хаасе, Хајо (2010). "Основни токсин: утицај цинка на људско здравље". Инт Ј Енвирон Рес Публиц Хеалтх. 7 (4): 1342–1365.
Брандт, Ерик Г .; Хеллгрен, Микко; Бринцк, Торе; Бергман, Томас; Едхолм, Олле (2009). "Истраживање молекуларне динамике везивања цинка за цистеине у пептидном имиџу структурног цинковог места на бази алкохол дехидрогеназе". Пхис. Цхем. Цхем. Пхис. 11 (6): 975–83
Ринк, Л; Габриел П. (2000). "Цинк и имуни систем". Проц Нутр Соц., 59 (4): 541–52.
Вапнир, Раул А. (1990). Протеинска исхрана и апсорпција минерала. Боца Ратон, Флорида: ЦРЦ Пресс.
Берданиер, Царолин Д .; Двиер, Јоханна Т.; Фелдман, Елаине Б. (2007). Приручник о исхрани и храни. Боца Ратон, Флорида: ЦРЦ Пресс.
Битанихирве БК, Цуннингхам МГ (новембар 2009). "Цинк: тамни коњ мозга". Синапсе. 63 (11): 1029–1049.
Накасхима АС; Дицк РХ (2009). "Цинк и кортикална пластичност". Браин Рес Рев. 59 (2): 347-73
Тисзка-Цзоцхара М, Грзивацз А, Гдула-Аргасинска Ј, Либровски Т, Вилински Б, Опока В (мај 2014). "Улога цинка у патогенези и лечењу болести централног нервног система (ЦНС). Импликације хомеостазе цинка за правилну функцију ЦНС-а" (ПДФ). Ацта. Пол. Пхарм. 71 (3): 369–377. Архивирано (ПДФ) из оригинала на 29. август 2017.
ПМИД 17119290
НРЦ 2000, стр. 443
Стипанук, Мартха Х. (2006). Биохемијски, физиолошки и молекуларни аспекти људске исхране. ВБ Саундерс Цомпани. стр. 1043-1067.
Греенвоод 1997, стр. 1224-1225
Кохен, Амнон; Лимбацх, Ханс-Хеинрицх (2006). Изотопски ефекти у хемији и биологији. Боца Ратон, Флорида: ЦРЦ Пресс. стр. 850.
Греенвоод 1997, стр. 1225
Цоттон 1999, стр. 627
Гадаллах, МАА (2000). "Утицај индол-3-сирћетне киселине и цинка на раст, осмотски потенцијал и растворљиве угљеничне и азотне компоненте биљака соје које расту под водним дефицитом". Јоурнал оф Арид Енвиронментс. 44 (4): 451–467.
Зилиотто, Силвиа; Огле, Оливиа; Иаилор, Катхрин М. (2018). "Поглавље 17. Циљање сигнала цинка (ИИ) за спречавање рака". Ин Сигел, Астрид; Сигел, Хелмут; Фреисингер, Ева; Сигел, Роланд КО Метални лијекови: развој и дјеловање антиканцерогених средстава. 18. Берлин: де Груитер ГмбХ. стр. 507-529.
Цоттон 1999, стр. 628
Вхитнеи, Елеанор Носс; Ролфес, Схарон Ради (2005). Ундерстандинг Нутритион (10. издање). Тхомсон Леарнинг. стр. 447-450
НРЦ 2000, стр. 447
Херсхфинкел, Мицхал; Силверман, Виллиам Ф; Секлер, Израел (2007). "Зинц Сенсинг Рецептор, веза између сигнала цинка и ћелија". Молецулар Медицине. 13 (7–8): 331–6.
Цоттон 1999, стр. 629
Блаке, Стеве (2007). Витамини и минерали демистификовани. МцГрав-Хилл Профессионал. стр. 242.
Фосмире, ГЈ (1990). "Токсичност цинка". Америцан Јоурнал оф Цлиницал Нутритион. 51 (2): 225–7.
Краусе Ј (април 2008). "СПЕЦТ и ПЕТ допаминског транспортера у поремећају пажње / хиперактивности". Екперт Рев. Неуротхер. 8 (4): 611–625.
Сулзер Д (фебруар 2011). "Како лекови који изазивају овисност нарушавају пресинаптичку неуротрансмисију допамина". Неурон. 69 (4): 628–649.
Сцхолзе П, Нøррегаард Л, Сингер ЕА, Фреиссмутх М, Гетхер У, Ситте ХХ (јуни 2002). "Улога цинковог јона у обрнутом транспорту посредована транспортерима моноамина". Ј. Биол. Цхем. 277 (24): 21505–21513. Транспортер хуманог допамина (хДАТ) садржи ендогено место афинитета Зн2 + везујућег места са три координациона остатка на екстрацелуларном лицу (Хис193, Хис375 и Глу396). ... Тако, када је Зн2 + ко-ослобођен са глутаматом, може увелико повећати ефлукс допамина.