ฟังก์ชั่นสังกะสีของ R. Borgacci

อะไร

สังกะสีคืออะไร

สังกะสีซึ่งถือเป็นสารอาหารที่จำเป็นต่อสุขภาพของมนุษย์ทำหน้าที่มากมายทั่วร่างกาย

สังกะสีในร่างกายมนุษย์

ร่างกายมนุษย์มีสังกะสีประมาณ 2-4 กรัม ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในอวัยวะที่มีความเข้มข้นมากขึ้นในต่อมลูกหมากและในดวงตา; นอกจากนี้ยังมีมากในสมองกล้ามเนื้อกระดูกไตและตับ สเปิร์มอุดมไปด้วยสังกะสีโดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับการทำงานของต่อมลูกหมากและการเจริญเติบโตของอวัยวะสืบพันธุ์

หน้าที่และบทบาททางชีวภาพ

สังกะสีมีบทบาทและหน้าที่ทางชีวภาพที่สำคัญมากโดยเฉพาะในรัฐธรรมนูญและการทำงานของเอนไซม์กรดนิวคลีอิกและโปรตีนหลายชนิด ภายในเปปไทด์ไอออนของสังกะสีมักถูกประสานกับโซ่ด้านข้างของกรดอะมิโนของกรดแอสปาร์ติกกรดกลูตามิกซิสเทอีนและฮิสทิดีน อย่างไรก็ตามคำอธิบายทางทฤษฎีและการคำนวณของการจับสังกะสีนี้ในโปรตีน - เช่นเดียวกับโลหะทรานซิชันอื่น ๆ - เป็นเรื่องยากที่จะอธิบาย

ในมนุษย์หน้าที่ทางชีวภาพและบทบาทของสังกะสีนั้นเป็นที่แพร่หลาย มันทำปฏิกิริยากับแกนด์อินทรีย์หลากหลายชนิดและมีหน้าที่สำคัญในการเผาผลาญของ RNA และกรดนิวคลีอิกของ DNA ในการส่งสัญญาณและในการแสดงออกของยีน สังกะสียังควบคุม apoptosis - การตายของเซลล์ จากการศึกษาในปี 2549 คาดว่าประมาณ 10% ของโปรตีนในมนุษย์มีความสัมพันธ์กับบทบาททางชีววิทยาของสังกะสีไม่ต้องพูดถึงปัจจัยเปปไทด์อื่น ๆ อีกหลายร้อยปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งแร่ การศึกษา "ในซิลิโก" ที่คล้ายกัน - การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ - ในพืช Arabidopsis thaliana พบว่ามีโปรตีน 2367 อันเชื่อมโยงกับสังกะสี

ในสมองสังกะสีจะถูกเก็บไว้ในถุง synaptic ของเซลล์ประสาท glutamatergic และสามารถปรับความตื่นเต้นง่ายของเซลล์ประสาท มันมีบทบาทสำคัญในพลาสติกซินแนปปีและในฟังก์ชั่นการเรียนรู้ที่ซับซ้อน สภาวะสมดุลของสังกะสียังมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการทำงานของระบบประสาทส่วนกลาง เป็นที่เชื่อกันว่าความไม่สมดุลของภาวะสมดุลของธาตุสังกะสีในระบบประสาทส่วนกลางอาจส่งผลให้ความเข้มข้นของซิงค์ synaptic สังกะสีที่มีศักยภาพมากเกินไป:

• พิษต่อระบบประสาทเนื่องจากความเครียดจากอนุมูลอิสระ - โดยการขัดขวางเอ็นไซม์บางตัวที่เกี่ยวข้องในห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนเช่น complex I, complex III, complex III และα-ketoglutarate dehydrogenase
• สภาวะสมดุลของแคลเซียมในระยะยาว
• ความเป็นพิษต่อระบบประสาทของเซลล์ประสาทกลูตาเมต
• สัญญาณรบกวนที่เกิดจากการส่งสัญญาณในมนุษย์

L- และ D- ฮิสทิดีน - isomers ของกรดอะมิโนเดียวกัน - อำนวยความสะดวกในการดูดซึมของสังกะสีเข้าสู่สมอง SLC30A3 - ครอบครัวผู้ให้บริการตัวถูกละลาย 30 สมาชิก 3 หรือผู้ขนส่งสังกะสี 3 - เป็นผู้ให้บริการหลักของสังกะสีที่เกี่ยวข้องกับสภาวะสมดุลของแร่ธาตุในสมอง

เอนไซม์

ในบรรดาหน้าที่ทางชีวเคมีมากมายและบทบาทของสังกะสีอย่างที่เราได้กล่าวไปแล้วนั่นคือรัฐธรรมนูญ

สังกะสี (ไอออน Zn2 + ที่แม่นยำยิ่งขึ้น) เป็นกรดลูอิสที่มีประสิทธิภาพมากซึ่งทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยามีประโยชน์สำหรับไฮดรอกซิเลชันและปฏิกิริยาของเอนไซม์อื่น ๆ นอกจากนี้ยังมีรูปทรงเรขาคณิตที่มีความยืดหยุ่นซึ่งช่วยให้โปรตีนที่ใช้มันสามารถเปลี่ยนโครงสร้างได้อย่างรวดเร็วเพื่อทำปฏิกิริยาทางชีวภาพต่างๆ ตัวอย่างของเอนไซม์ที่ประกอบด้วยสังกะสีคือ: คาร์บอนิกแอนไฮไดรส์และคาร์บอกซีเพปไทเดสซึ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการควบคุมคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และการย่อยโปรตีน

สังกะสีและคาร์บอแอนไฮไดรส

ในเลือดสัตว์มีกระดูกสันหลังเอนไซม์คาร์บอนิกแอนไฮไดเรสจะเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นไบคาร์บอเนตและเอนไซม์ชนิดเดียวกันจะเปลี่ยนไบคาร์บอเนตเป็นคาร์บอนไดออกไซด์จากนั้นก็หายใจออกทางปอด หากไม่มีเอนไซม์นี้ที่ pH ของเลือดปกติการแปลงจะเกิดขึ้นช้าลงประมาณหนึ่งล้านเท่าหรือจะต้องมีค่า pH ตั้งแต่ 10 ขึ้นไป Anhydrase hyd-carbon ที่ไม่เกี่ยวข้องเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับพืชในการก่อตัวของใบการสังเคราะห์กรดอะซิติกอินซูลิน (ออกซิน) และการหมักแอลกอฮอล์

สังกะสีและ carboxypeptidase

เอ็นไซม์ carboxypeptidase ช่วยกำจัดพันธะเปปไทด์ในระหว่างการย่อยโปรตีน แม่นยำยิ่งขึ้นช่วยอำนวยความสะดวกในการโจมตีนิวคลีโอฟิลในกลุ่ม CO ของเปปไทด์สร้างนิวคลีโอไทล์ที่ไวต่อปฏิกิริยาสูงหรือเปิดใช้คาร์บอนิลสำหรับการโจมตี

จากโพลาไรซ์ นอกจากนี้ยังรักษาเสถียรภาพของ tetrahedral ระดับกลาง - หรือช่วงการเปลี่ยนภาพ - นั่น

มันถูกสร้างขึ้นด้วยการโจมตี nucleophilic กับคาร์บอนิลคาร์บอน ในที่สุดมันจะต้องทำให้เสถียรอะตอมของ

อะไมด์ไนโตรเจนเพื่อให้เป็นกลุ่มที่เหมาะสมเมื่อพันธะ CN คือ

ถูกทำลาย

การส่งสัญญาณ

สังกะสีมีฟังก์ชั่นของผู้ส่งสารที่สามารถเปิดใช้งานเส้นทางการส่งสัญญาณ เส้นทางจำนวนมากเหล่านี้ช่วยเสริมการเติบโตของมะเร็งที่ผิดปกติ หนึ่งในการรักษาด้วยยาต้านมะเร็งนั้นมีไว้สำหรับการกำหนดเป้าหมายของ ZIP conveyors (โปรตีนที่คล้ายกัน - โปรตีน transporter สังกะสี) พวกเขาเป็นโปรตีนการขนส่งเมมเบรนของตระกูล taskers ตัวถูกละลายที่ควบคุมการส่งผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ของสังกะสีและควบคุมความเข้มข้นของเซลล์และเซลล์ไซโตพลาสซึม

โปรตีนอื่น ๆ

สังกะสีมีฟังก์ชั่นโครงสร้างในสิ่งที่เรียกว่า "ซิงค์นิ้ว" - หรือซิงค์นิ้วซึ่งเป็นพื้นที่โปรตีนเฉพาะที่สามารถจับดีเอ็นเอได้ นิ้วสังกะสีเป็นส่วนหนึ่งของปัจจัยการถอดรหัสโปรตีนที่รับรู้ลำดับดีเอ็นเอในระหว่างกระบวนการจำลองและกระบวนการถอดความ

ไอออนสังกะสีสังกะสีนิ้วช่วยรักษาโครงสร้างของนิ้วโดยผูกในลักษณะที่ประสานกับกรดอะมิโนสี่ตัวในการถอดรหัส ปัจจัยการถอดความห่อหุ้มเกลียวดีเอ็นเอและใช้ส่วน "นิ้ว" ที่หลากหลายเพื่อผูกอย่างแม่นยำกับลำดับเป้าหมาย

ในเลือดพลาสม่า, สังกะสีถูกผูกไว้และขนส่งโดยอัลบูมิน (60% - ความสัมพันธ์ต่ำ) และโดยการถ่ายโอน (10%) หลังยังมีเหล็กซึ่งช่วยลดการดูดซึมของสังกะสีและในทางกลับกัน การเป็นปรปักษ์กันที่คล้ายกันเกิดขึ้นระหว่างสังกะสีและทองแดง ความเข้มข้นของสังกะสีในเลือดยังคงค่อนข้างคงที่โดยไม่คำนึงถึงการรับประทานทางปาก - กับอาหารหรืออาหารเสริม - ของสังกะสี เซลล์ต่อมน้ำลาย, ต่อมลูกหมาก, ระบบภูมิคุ้มกันและเซลล์ลำไส้ใช้สัญญาณสังกะสีในการสื่อสารซึ่งกันและกัน

ในจุลินทรีย์บางชนิดในลำไส้และในตับสังกะสีสามารถถูกเก็บไว้ภายในเขตสงวน metallothionein เซลล์ลำไส้ MT สามารถควบคุมการดูดซึมของสังกะสีในอาหารได้ 15-40% อย่างไรก็ตามการบริโภคที่ไม่เพียงพอหรือมากเกินไปอาจเป็นอันตรายได้; ในความเป็นจริงเนื่องจากหลักการของการเป็นปรปักษ์กันสังกะสีที่มากเกินไปทำให้สูญเสียการดูดซึมของทองแดง

การขนย้ายมนุษย์โดพามีนมีไซต์ที่มีความสัมพันธ์สูงสำหรับสังกะสีนอกเซลล์ซึ่งเมื่ออิ่มตัวแล้วจะยับยั้งการดูดซับโดปามีนและขยายโดปามีนที่เกิดจากแอมเฟตามีนในหลอดทดลอง การขนส่งของ serotonin และ norepinephrine ของมนุษย์นั้นไม่มีส่วนที่เป็นสังกะสี

บรรณานุกรม

• Maret, Wolfgang (2013) "บทที่ 12 สังกะสีและโรคของมนุษย์" ในสตริดซิกเกล; เฮลมุทซีเกล; Roland KO Sigel ความสัมพันธ์ระหว่างไอออนโลหะจำเป็นกับโรคของมนุษย์ ไอออนโลหะในวิทยาศาสตร์สิ่งมีชีวิต 13. สปริงเกอร์ PP 389-414
• Prakash A, Bharti K, Majeed AB (เมษายน 2015) "สังกะสี: ข้อบ่งชี้ในความผิดปกติของสมอง" Fundam Clin Pharmacol 29 (2): 131-149
• Cherasse Y, Urade Y (พฤศจิกายน 2017) "สังกะสีอาหารทำหน้าที่เป็นตัวดัดแปลงการนอนหลับ" วารสารนานาชาติของวิทยาศาสตร์โมเลกุล 18 (11): 2334. สังกะสีเป็นโลหะที่มีปริมาณมากเป็นอันดับสองในร่างกายมนุษย์และเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการทางชีวภาพมากมาย ... โลหะติดตามเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับปัจจัยมากกว่า 300 เอนไซม์และ 1, 000 ปัจจัยการถอดความ [16] ... ในระบบประสาทส่วนกลางสังกะสีเป็นโลหะที่มีปริมาณมากที่สุดเป็นอันดับสองและมีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการต่าง ๆ นอกเหนือจากบทบาทในกิจกรรมของเอนไซม์มันยังมีบทบาทในการส่งสัญญาณของเซลล์และการปรับกิจกรรมของเซลล์ประสาท
• Prasad AS (2008) "สังกะสีในสุขภาพของมนุษย์: ผลของสังกะสีต่อเซลล์ภูมิคุ้มกัน" mol Med. 14 (5-6): 353-7
• บทบาทของสังกะสีในจุลินทรีย์ได้รับการทบทวนโดยเฉพาะใน: ซูการ์แมนบี (1983) "สังกะสีและการติดเชื้อ" ทบทวนโรคติดเชื้อ 5 (1): 137-47
• ฝ้าย 1999, pp. 625-629
• พลัมลอร่า; ลานสเก็ตโลธาร์; Haase, Hajo (2010) "สารพิษที่จำเป็น: ผลกระทบของสังกะสีต่อสุขภาพของมนุษย์" Int J Environ Res การสาธารณสุข 7 (4): 1342-1365
• แบรนด์ Erik G.; Hellgren, Mikko; Brinck, Tore; เบิร์กแมนโทมัส; Edholm, Olle (2009) "การศึกษาการเปลี่ยนแปลงระดับโมเลกุลของสังกะสีที่จับกับซิสเตอีนในเพปไทด์เลียนแบบของแอลกอฮอล์ดีไฮโดรจีเนสโครงสร้างสังกะสีไซต์" สรวง Chem Chem สรวง 11 (6): 975-83
• ริงค์, ล.; Gabriel P. (2000) "สังกะสีและระบบภูมิคุ้มกัน" Proc Nutr Soc. 59 (4): 541-52
• Wapnir, Raul A. (1990) โภชนาการโปรตีนและการดูดซึมแร่ธาตุ Boca Raton, Florida: CRC Press
• Berdanier, Carolyn D. .; Dwyer, Johanna T.; เฟลด์แมนเอเลนบี (2007) คู่มือโภชนาการและอาหาร Boca Raton, Florida: CRC Press
• Bitanihirwe BK, คันนิงแฮม MG (พฤศจิกายน 2009) "สังกะสี: ม้ามืดของสมอง" ไซแนปส์ 63 (11): 1029-1049
• Nakashima AS; Dyck RH (2009) "สังกะสีและเปลือกนอกพลาสติก" รายละเอียดของ Brain Res 59 (2): 347-73
• Tyszka-Czochara M, Grzywacz A, Gdula-Argasińska J, Librowski T, Wiliński B, Opoka W (พฤษภาคม 2014) "บทบาทของสังกะสีในการเกิดโรคและการรักษาโรคของระบบประสาทส่วนกลาง (CNS)" ผลกระทบของสภาวะสมดุลของสังกะสีสำหรับการทำงานของระบบประสาทส่วนกลางที่เหมาะสม "(PDF) Acta พล.ต.ต. 71 (3): 369-377 เก็บถาวร (PDF) จากต้นฉบับเมื่อวันที่ 29 สิงหาคม 2017
• PMID 17119290
• NRC 2000, p. 443
• Stipanuk, Martha H. (2006) ชีวเคมีสรีรวิทยาและโมเลกุลของสารอาหารในมนุษย์ บริษัท WB Saunders PP 1043-1067
• กรีนวูด 1997, pp. 1224-1225
• Kohen, Amnon; Limbach, Hans-Heinrich (2006) ผลของไอโซโทปทางเคมีและชีววิทยา. Boca Raton, Florida: CRC Press พี 850
• กรีนวูด 1997 หน้า 1225
• ผ้าฝ้ายปี 1999 หน้า 627
• Gadallah, MAA (2000) "ผลของกรดอินโดล -3- อะซิติกและสังกะสีที่มีต่อการเติบโตศักยภาพของออสโมติกและส่วนประกอบของคาร์บอนและไนโตรเจนที่ละลายน้ำได้ของพืชถั่วเหลืองที่ปลูกภายใต้การขาดน้ำ" วารสารสภาพแวดล้อมที่แห้งแล้ง 44 (4): 451-467
• Ziliotto, Silvia; Ogle, Olivia; Yaylor, Kathryn M. (2018) "บทที่ 17 การกำหนดเป้าหมายสังกะสี (II) การส่งสัญญาณเพื่อป้องกันมะเร็ง" ใน Sigel, Astrid; Sigel, Helmut; ไฟรซิงเกอร์, Eva; Sigel, Roland KO โลหะยาเสพติด: การพัฒนาและการกระทำของตัวแทนต้านมะเร็ง 18. เบอร์ลิน: de Gruyter GmbH PP 507-529
• ผ้าฝ้ายปี 1999 หน้า 628
• วิทนีย์อีลีเนอร์นอสส์; Rolfes, Sharon Rady (2005) ทำความเข้าใจเรื่องโภชนาการ (ฉบับที่ 10) Thomson Learning PP 447-450
• NRC 2000, p. 447
• Hershfinkel, Michal; Silverman, William F.; Sekler, อิสราเอล (2007) "ตัวรับสัญญาณตรวจจับความรู้สึกเชื่อมโยงระหว่างสังกะสีและการส่งสัญญาณของเซลล์" เวชศาสตร์โมเลกุล 13 (7-8): 331-6
• ผ้าฝ้ายปี 1999 หน้า 629
• Blake, Steve (2007) Demystified วิตามินและแร่ธาตุ McGraw-Hill Professional พี 242
• Fosmire, GJ (1990) "สังกะสีเป็นพิษ" วารสารคลินิกโภชนาการอเมริกัน 51 (2): 225-7
• Krause J (เมษายน 2008) "SPECT และ PET ของโดปามีน transporter ในโรคสมาธิสั้น / ขาดสมาธิ" ผู้เชี่ยวชาญรายได้ Neurother 8 (4): 611-625
• Sulzer D (กุมภาพันธ์ 2011) "วิธีการเสพติดยาเสพติดรบกวน neurotransmission โดปามีน presynaptic" เซลล์ประสาท 69 (4): 628-649
• Scholze P, Nørregaard L, นักร้อง EA, Freissmuth M, Gether U, Sitte HH (มิถุนายน 2002) บทบาทของไอออนสังกะสีในการขนส่งแบบย้อนกลับซึ่งสื่อกลางโดยผู้ขนส่ง monoamine J. Biol Chem 277 (24): 21505-21513 การขนส่งโดปามีนมนุษย์ (hDAT) มีความสัมพันธ์ภายในเซลล์ Zn2 + ที่มีความสัมพันธ์สูงภายนอกซึ่งมีสารตกค้างสามตัวที่ประสานงานกับใบหน้านอกเซลล์ ... ดังนั้นเมื่อ Zn2 + ถูกปล่อยออกมาร่วมกับกลูตาเมตมันอาจช่วยเพิ่มการไหลของโดปามีน