R.Borgacci cinka funkcijas

ko

Kas ir cinks?

Cinks, kas tiek uzskatīts par būtisku uzturvielu cilvēku veselībai, visā ķermenī veic vairākas funkcijas.

Cinks cilvēka organismā

Cilvēka ķermenī ir apmēram 2-4 grami cinka. Lielākā daļa to ir orgānos, ar lielāku koncentrāciju prostatā un acīs; tas ir arī bagāts smadzenēs, muskuļos, kaulos, nierēs un aknās. Sperma ir īpaši bagāta ar cinku, kas ir galvenais faktors prostatas dziedzeru darbībai un reproduktīvo orgānu augšanai.

Funkcijas un bioloģiskā loma

Cinkam, šķiet, ir ļoti svarīgas bioloģiskās funkcijas un lomas, jo īpaši fermentu, nukleīnskābju un dažāda veida proteīnu veidošanā un darbībā. Peptīdi cinka jonus bieži koordinē ar aspartīnskābes, glutamīnskābes, cisteīna un histidīna aminoskābju sānu ķēdēm. Tomēr ir grūti izskaidrot teorētisko un aprēķinu aprakstu par šo cinka saiti olbaltumvielās, kā arī citu pārejas metālu saitēm.

Cilvēkiem cinka bioloģiskās funkcijas un lomas ir visuresošas. Tā mijiedarbojas ar plašu organisko ligandu klāstu, un tai ir būtiskas funkcijas RNS un DNS nukleīnskābju metabolismā, signālu transdukcijā un gēnu ekspresijā. Cinks regulē arī apoptozi - šūnu nāvi. 2006. gada pētījumā lēsts, ka aptuveni 10% cilvēku olbaltumvielu ir saistīti ar cinka bioloģisko nozīmi, nemaz nerunājot par simtiem citu minerālu transportā iesaistīto peptīdu faktoru; līdzīgs "in silico" pētījums - datormodelēšana - Arabidopsis thaliana rūpnīcā atrada 2367 cinka saistītos proteīnus.

Smadzenēs cinks tiek uzglabāts specifiskos glutamatergisko neironu sinaptiskos vezikulos un var modulēt neironu uzbudināmību. Tam ir būtiska loma sinaptiskajā plastitātē un līdz ar to arī sarežģītajā mācīšanās funkcijā. Cinka homeostāzei ir būtiska loma centrālās nervu sistēmas funkcionālajā regulēšanā. Tiek uzskatīts, ka centrālās nervu sistēmas cinka homeostāzes nelīdzsvarotība var izraisīt pārmērīgu sinaptiskā cinka koncentrāciju ar potenciālu:

• Neirotoksicitāte mitohondriju oksidatīvā stresa dēļ, piemēram, pārtraucot dažus fermentu elektronu transportēšanas ķēdē iesaistītos fermentus, piemēram, kompleksu I, kompleksu III un α-ketoglutarāta dehidrogenāzi
• Kalcija homeostāzes nevienmērība
• Glutamaterģiskā neironu eksitotoksicitāte
• Traucējumi intranurālā signāla transdukcijā.

L- un D-histidīns - tās pašas aminoskābes izomēri - veicina cinka uzsūkšanos smadzenēs. SLC30A3 - šķīdinātāja nesēja ģimene 30 loceklis 3 vai cinka pārvadātājs 3 - ir galvenais cinka nesējs, kas iesaistīts smadzeņu minerālu homeostazē.

Fermenti

No daudzajām cinka funkcijām un bioķīmiskajām lomām mēs esam teikuši, ka pastāv fermentu veidošanās.

Cinks (precīzāk Zn2 + jonu) ir ļoti efektīva Lewis skābe, kas padara to par katalītisku aģentu, kas ir noderīgs hidroksilēšanai un citām enzīmu reakcijām. Tam ir arī elastīga koordinācijas ģeometrija, kas ļauj proteīniem, kas to izmanto, ātri mainīt konformāciju, lai veiktu dažādas bioloģiskās reakcijas. Divi cinka saturošu fermentu piemēri ir: oglekļa anhidrāze un karboksipeptidāze, kas nepieciešama oglekļa dioksīda (CO2) regulēšanai un proteīnu sagremošanai.

Cinks un oglekļa anhidrāze

Mugurkaulnieku asinīs oglekļa anhidrāzes enzīms pārvērš CO2 par bikarbonātu, un tas pats enzīms pārveido bikarbonātu par CO2, pēc tam izelpojot caur plaušām. Bez šī fermenta, normālā asins pH līmenī, konversija notiktu apmēram miljonu reižu lēnāk, vai būtu vajadzīgs pH 10 vai vairāk. Nesaistīta β-oglekļa anhidrāze ir neaizstājama augiem, kas rodas lapu veidošanās, etiķskābes (auksīna) sintēzes un alkoholiskās fermentācijas dēļ.

Cinks un karboksipeptidāze

Karboksipeptidāzes enzīms proteīnu gremošanas laikā sadala peptīdu saites; precīzāk, tas atvieglo nukleofīlo uzbrukumu peptīda CO grupai, radot ļoti reaktīvu nukleofilu vai aktivizējot karbonilu uzbrukumam

polarizācija. Tas arī stabilizē tetraedriskā starpposma vai pārejas stāvokli - kas

tas tiek iegūts ar nukleofilo uzbrukumu karboniloglēm. Visbeidzot, tai ir jāstabilizē

amīda slāpekli, lai tā būtu atbilstoša izejošā grupa, kad KN saite ir

bojāti.

Signalizācija

Cinkam ir ziņotāja funkcija, kas spēj aktivizēt signalizācijas ceļus. Daudzi no šiem ceļiem pastiprina vēža nevēlamu augšanu. Viena no pretvēža terapijām ir zīdaiņu pārvadātāju mērķauditorijas noteikšana (olbaltumvielu un cinka transportera proteīns). Tie ir šķīdinātāja transportieru ģimenes membrānas transportējošās olbaltumvielas, kas kontrolē cinka iekļūšanu membrānā un regulē tās intracelulārās un citoplazmas koncentrācijas.

Citi proteīni

Cinkam ir strukturāla loma tā saucamajos "cinka pirkstos" vai cinka pirkstos, specifiskos proteīnu reģionos, kas spēj saistīt DNS. Cinka pirksts ir daļa no dažiem transkripcijas faktoriem, proteīniem, kas atpazīst DNS sekvences replikācijas un transkripcijas procesos.

Cinka pirkstu cinka joni palīdz uzturēt pirkstu struktūru, koordinētā veidā saistoties ar četrām aminoskābēm transkripcijas faktorā. Transkripcijas faktors aptver DNS spirāli un izmanto dažādas "pirkstu" daļas, lai precīzi saistītos ar mērķa secību.

Asins plazmā cinka saistās un transportē ar albumīnu (60% - zema afinitāte) un transferīna (10%). Pēdējā ir arī dzelzs, kas samazina cinka uzsūkšanos un otrādi. Līdzīgs antagonisms notiek arī starp cinku un varu. Cinka koncentrācija asins plazmā ir relatīvi nemainīga neatkarīgi no iekšķīgi lietotā cinka uztura vai uztura bagātinātājiem. Šūnas siekalu dziedzeros, prostatas dziedzeris, imūnsistēma un zarnas izmanto cinka signalizāciju, lai sazinātos savā starpā.

Dažos mikroorganismos, zarnās un aknās, cinku var uzglabāt metallotioneīna rezervēs. Zarnu šūnu MT spēj regulēt pārtikas cinka uzsūkšanos par 15-40%. Tomēr nepietiekama vai pārmērīga uzņemšana var būt kaitīga; faktiski antagonisma principa dēļ cinka pārpalikums apdraud vara absorbciju.

Cilvēka dopamīna transporteris satur augstu afinitātes saistošo vietu ekstracelulārajam cinkam, kas pēc piesātinājuma inhibē dopamīna atpakaļsaistīšanu un pastiprina amfetamīna izraisīto dopamīna izplūdi - in vitro. Cilvēka serotonīna un norepinefrīna transportieri nesatur cinka saistīšanas vietas.

bibliogrāfija

• Marets, Volfgangs (2013). "12. nodaļa. Cinks un cilvēku slimības". Astrid Sigel; Helmut Sigel; Roland KO Sigel. Būtisko metālu jonu un cilvēka slimību savstarpējās attiecības. Metāla joni dzīvības zinātnē. 13. Springer. pp. 389-414.
• Prakash A, Bharti K, Majeed AB (2015. gada aprīlis). "Cinks: indikācijas smadzeņu bojājumos". Fundam Clin Pharmacol. 29 (2): 131–149.
• Cherasse Y, Urade Y (2017. gada novembris). "Diētiskie cinka akti kā miega modulators". Starptautiskais zinātniskais žurnāls. 18 (11): 2334. Cinks ir otrs bagātākais metāls cilvēka organismā un ir būtisks daudziem bioloģiskiem procesiem. ... Mikroorganisms ir būtisks kofaktors vairāk nekā 300 fermentu un 1000 transkripcijas faktoru [16]. ... Centrālajā nervu sistēmā cinks ir otrais bagātīgākais metāls, un tas ir iesaistīts daudzos procesos. Tam ir arī nozīmīga loma šūnu signalizācijā un neironu aktivitātes modulācijā.
• Prasad AS (2008). "Cinks cilvēka veselībā: cinka ietekme uz imūnām šūnām". Mol. Med. 14 (5–6): 353–7
• Cinka loma mikroorganismos ir īpaši apskatīta: Sugarman B (1983). "Cinks un infekcija". Pārskats par infekcijas slimībām. 5 (1): 137–47.
• Cotton 1999, pp. 625-629
• Plūme, Laura; Rink, Lothar; Haase, Hajo (2010). "Būtiskais toksīns: cinka ietekme uz cilvēka veselību". Sabiedrības veselība. 7 (4): 1342–1365.
• Brandt, Erik G .; Hellgren, Mikko; Brinck, Tore; Bergman, Tomas; Edholm, Olle (2009). "Cinka saistīšanās ar cisteīniem molekulārās dinamikas pētījums alkohola dehidrogenāzes strukturālā cinka vietas peptīda imitē". Phys. Chem. Chem. Phys. 11 (6): 975–83
• Rink, L .; Gabriel P. (2000). "Cinks un imūnsistēma". Proc Nutr Soc. 59 (4): 541–52.
• Wapnir, Raul A. (1990). Proteīna uzturs un minerālu absorbcija. Boca Raton, Florida: CRC Press.
• Berdanier, Carolyn D .; Dwyer, Johanna T .; Feldman, Elaine B. (2007). Uztura un pārtikas rokasgrāmata. Boca Raton, Florida: CRC Press.
• Bitanihirwe BK, Cunningham MG (2009. gada novembris). "Cinks: smadzeņu tumšs zirgs". Sinapses. 63 (11): 1029–1049.
• Nakashima AS; Dyck RH (2009). "Cinka un kortikāta plastiskums". Brain Res Rev. 59 (2): 347–73
• Tyszka-Czochara M, Grzywacz A, Gdula-Argasińska J, Librowski T, Wiliński B, Opoka W (2014. gada maijs). "Cinka loma centrālās nervu sistēmas (CNS) slimību patogenēšanā un ārstēšanā. Cinka homeostāzes sekas pareizai CNS funkcijai" (PDF). Acta. Pol. Pharm. 71 (3): 369–377. Arhivēts (PDF) no oriģināla 2017. gada 29. augustā.
• PMID 17119290
• NRC 2000, p. 443
• Stipanuk, Martha H. (2006). Cilvēka uztura bioķīmiskie, fizioloģiskie un molekulārie aspekti. WB Saunders Company. pp. 1043-1067.
• Greenwood 1997, pp. 1224-1225
• Kohen, Amnon; Limbach, Hans-Heinrich (2006). Izotopu iedarbība ķīmijā un bioloģijā. Boca Raton, Florida: CRC Press. p. 850.
• Greenwood 1997, p. 1225
• Cotton 1999, p. 627
• Gadallah, MAA (2000). "Indola-3-etiķskābes un cinka ietekme uz sojas augu augšanu, osmotisko potenciālu un šķīstošo oglekļa un slāpekļa sastāvdaļām, kas aug zem ūdens deficīta". Žurnāls par vidējo vidi. 44 (4): 451–467.
• Ziliotto, Silvia; Ogle, Olivia; Yaylor, Kathryn M. (2018). "17. nodaļa. Cinka (II) mērķauditorijas atlase, lai novērstu vēzi". In Sigel, Astrid; Sigel, Helmut; Freisingers, Eva; Sigel, Roland KO Metal-Drugs: pretvēža līdzekļu izstrāde un darbība. 18. Berlīne: de Gruyter GmbH. pp. 507-529.
• Cotton 1999, p. 628
• Whitney, Eleanor Noss; Rolfes, Sharon Rady (2005). Izpratne par uzturu (10. izdevums). Thomson Learning. pp. 447-450
• NRC 2000, p. 447
• Hersfinkels, Mihals; Silverman, William F .; Sekler, Izraēla (2007). "Cinka noteikšanas receptors, saikne starp cinku un šūnu signalizāciju". Molekulārā medicīna. 13 (7–8): 331–6.
• Cotton 1999, p. 629
• Blake, Steve (2007). Vitamīni un minerāli demistificēti. McGraw-Hill Professional. p. 242.
• Fosmire, GJ (1990). "Cinka toksicitāte". American Journal of Clinical Nutrition. 51 (2): 225–7.
• Krause J (2008. gada aprīlis). "Dopamīna transportera SPECT un PET uzmanības deficīta / hiperaktivitātes traucējumi". Neirother eksperts. 8 (4): 611–625.
• Sulzer D (2011. gada februāris). "Kā atkarību izraisošās zāles traucē presinaptisko dopamīna neirotransmisiju". Neirons. 69 (4): 628–649.
• Scholze P, Nørregaard L, Singer EA, Freissmuth M, Gether U, Sitte HH (2002. gada jūnijs). "Cinka jonu loma reversajā transportā, ko veic monoamīna pārvadātāji". J. Biol. Chem. 277 (24): 21505–21513. Cilvēka dopamīna transporteris (hDAT) satur endogēno augstas afinitātes Zn2 + saistīšanās vietu ar trim koordinācijas atlikumiem uz tās ekstracelulārās sejas (His193, His375 un Glu396). Tādējādi, kad Zn2 + tiek atbrīvots kopā ar glutamātu, tas var ievērojami palielināt dopamīna izplūdi.