Οι λειτουργίες ψευδαργύρου του R.Borgacci

τι

Τι είναι ψευδάργυρος;

Ο ψευδάργυρος, ο οποίος θεωρείται βασικός θρεπτικός παράγοντας για την ανθρώπινη υγεία, εκτελεί πολλές λειτουργίες σε όλο το σώμα.

Ψευδάργυρος στο ανθρώπινο σώμα

Το ανθρώπινο σώμα περιέχει περίπου 2-4 γραμμάρια ψευδαργύρου. Το μεγαλύτερο μέρος είναι στα όργανα, με μεγαλύτερες συγκεντρώσεις στον προστάτη και στα μάτια. είναι επίσης άφθονο στον εγκέφαλο, τους μυς, τα οστά, τα νεφρά και το συκώτι. Η σπέρμα είναι ιδιαίτερα πλούσια σε ψευδάργυρο, ένας βασικός παράγοντας στη λειτουργία του αδένα του προστάτη και στην ανάπτυξη των αναπαραγωγικών οργάνων.

Λειτουργίες και Βιολογικός Ρόλος

Ο ψευδάργυρος φαίνεται να έχει πολύ σημαντικές βιολογικές λειτουργίες και ρόλους, ειδικά στη σύσταση και λειτουργία ενζύμων, νουκλεϊνικών οξέων και πρωτεϊνών διαφόρων ειδών. Μέσα στα πεπτίδια, τα ιόντα ψευδαργύρου συντονίζονται συχνά στις πλευρικές αλυσίδες αμινοξέων του ασπαρτικού οξέος, του γλουταμικού οξέος, της κυστεΐνης και της ιστιδίνης. Ωστόσο, είναι δύσκολο να εξηγηθεί η θεωρητική και υπολογιστική περιγραφή αυτού του δεσμού ψευδαργύρου σε πρωτεΐνες - καθώς και σε άλλα μεταβατικά μέταλλα.

Στους ανθρώπους, οι βιολογικές λειτουργίες και οι ρόλοι ψευδαργύρου είναι πανταχού παρόντες. Αλληλεπιδρά με ένα ευρύ φάσμα οργανικών προσδεμάτων και έχει βασικές λειτουργίες στον μεταβολισμό των νουκλεϊνικών οξέων RNA και DNA, στην μεταγωγή σήματος και στην έκφραση γονιδίων. Ο ψευδάργυρος ρυθμίζει επίσης την απόπτωση - τον κυτταρικό θάνατο. Μια μελέτη του 2006 έχει εκτιμήσει ότι περίπου το 10% των ανθρώπινων πρωτεϊνών συνδέεται με τον βιολογικό ρόλο του ψευδαργύρου, για να μην αναφέρουμε τις εκατοντάδες άλλων πεπτιδικών παραγόντων που εμπλέκονται στη μεταφορά ορυκτών. μια παρόμοια μελέτη "in silico" - προσομοίωση ηλεκτρονικών υπολογιστών - στο φυτό Arabidopsis thaliana βρέθηκαν 2367 πρωτεΐνες συνδεδεμένες με ψευδάργυρο.

Στον εγκέφαλο, ο ψευδάργυρος αποθηκεύεται σε συγκεκριμένες συναπτικές κυστίδια γλουταμινεργικών νευρώνων και μπορεί να ρυθμίζει τη νευρωνική διεγερσιμότητα. Διαδραματίζει βασικό ρόλο στη συναπτική πλαστικότητα και επομένως στη σύνθετη λειτουργία μάθησης. Η ομοιόσταση ψευδαργύρου παίζει επίσης έναν κρίσιμο ρόλο στη λειτουργική ρύθμιση του κεντρικού νευρικού συστήματος. Πιστεύεται ότι οι ανισορροπίες στην ομοιόσταση του ψευδαργύρου στο κεντρικό νευρικό σύστημα μπορεί να προκαλέσουν υπερβολικές συγκεντρώσεις συναπτικού ψευδαργύρου με πιθανότητα:

• Η νευροτοξικότητα οφείλεται στο μιτοχονδριακό οξειδωτικό στρες - για παράδειγμα, διακόπτει ορισμένα ένζυμα που εμπλέκονται στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, όπως το σύμπλοκο Ι, το σύμπλοκο III και η α-κετογλουταρική αφυδρογονάση
• Ανικανότητα ομοιόστασης ασβεστίου
• Γλουταμματερική νευρωνική διεγερτοτοξικότητα
• Παρενόχληση με ενδοεγχειρητική μεταγωγή σήματος.

L- και D-ιστιδίνη - ισομερή του ίδιου αμινοξέος - διευκολύνουν την απορρόφηση ψευδαργύρου στον εγκέφαλο. SLC30A3 - οικογένεια φορέων διαλυτής ουσίας 30 μέλος 3 ή μεταφορέας ψευδαργύρου 3 - είναι ο κύριος φορέας ψευδαργύρου που εμπλέκεται στην ομοιοστασία ορυκτών εγκεφάλων.

ένζυμα

Μεταξύ των πολλών λειτουργιών και των βιοχημικών ρόλων του ψευδαργύρου, έχουμε πει, υπάρχει εκείνη της σύστασης των ενζύμων.

Ο ψευδάργυρος (ακριβέστερα το ιόν Ζη2 +) είναι ένα πολύ αποτελεσματικό οξύ Lewis, μια ιδιότητα που το καθιστά καταλυτικό παράγοντα χρήσιμο για την υδροξυλίωση και άλλες ενζυματικές αντιδράσεις. Έχει επίσης μια ευέλικτη γεωμετρία συντονισμού, η οποία επιτρέπει στις πρωτεΐνες που τη χρησιμοποιούν να αλλάζουν γρήγορα τη διαμόρφωση για να εκτελούν διάφορες βιολογικές αντιδράσεις. Δύο παραδείγματα ενζύμων που περιέχουν ψευδάργυρο είναι: ανθρακική ανυδράση και καρβοξυπεπτιδάση, απαραίτητα για τις διαδικασίες ρύθμισης του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) και της πέψης των πρωτεϊνών.

Ψευδάργυρος και ανθρακική ανυδράση

Στο αίμα των σπονδυλωτών, το ένζυμο καρβονική ανυδράση μετατρέπει το CO2 σε όξινο ανθρακικό άλας και το ίδιο ένζυμο μετατρέπει το όξινο ανθρακικό σε CO2 και στη συνέχεια εκπνέεται μέσω των πνευμόνων. Χωρίς αυτό το ένζυμο, στο φυσιολογικό pH του αίματος, η μετατροπή θα συμβεί περίπου ένα εκατομμύριο φορές πιο αργή, ή θα απαιτούσε ένα ρΗ 10 ή περισσότερο. Η μη σχετιζόμενη β-καρβονική ανυδράση είναι απαραίτητη για τα φυτά λόγω του σχηματισμού φύλλων, της σύνθεσης του οξέος οξικού ινδολίου (αυξίνη) και της αλκοολικής ζύμωσης.

Ψευδάργυρος και καρβοξυπεπτιδάση

Το ένζυμο καρβοξυπεπτιδάσης διασπά τους πεπτιδικούς δεσμούς κατά την πέψη πρωτεϊνών. πιο συγκεκριμένα, διευκολύνει την πυρηνόφιλη επίθεση στην ομάδα CO του πεπτιδίου, δημιουργώντας ένα εξαιρετικά δραστικό πυρηνόφιλο ή ενεργοποιώντας το καρβονύλιο για επίθεση

με πόλωση. Επίσης, σταθεροποιεί την τετραεδρική ενδιάμεση ή μεταβατική κατάσταση - η οποία

παράγεται με την πυρηνόφιλη επίθεση στον άνθρακα του καρβονυλίου. Τέλος, πρέπει να σταθεροποιήσει το άτομο του

αμιδικού αζώτου έτσι ώστε να γίνει μια κατάλληλη εξερχόμενη ομάδα, όταν ο δεσμός CN είναι

έχουν σπάσει.

σηματοδότηση

Ο ψευδάργυρος έχει τη λειτουργία του αγγελιοφόρου που είναι σε θέση να ενεργοποιήσει τις διαδρομές σηματοδότησης. Πολλά από αυτά τα μονοπάτια ενισχύουν την ανώμαλη ανάπτυξη του καρκίνου. Μία από τις αντικαρκινικές θεραπείες περιλαμβάνει τη στόχευση των μεταφορέων ZIP (ιωδοειδής πρωτεΐνη - πρωτεΐνη μεταφορέα ψευδαργύρου). Αυτές είναι πρωτεΐνες μεταφοράς μεμβράνης της οικογένειας μεταφορέων διαλυτής ουσίας που ελέγχουν τη διανομή με ψευδάργυρο εντός της μεμβράνης και ρυθμίζουν τις ενδοκυτταρικές και κυτταροπλασμικές συγκεντρώσεις της.

Άλλες πρωτεΐνες

Ο ψευδάργυρος παίζει έναν δομικό ρόλο στους λεγόμενους "δάκτυλους ψευδαργύρου" - ή δάκτυλα ψευδαργύρου, συγκεκριμένες πρωτεϊνικές περιοχές ικανές να δεσμεύουν το DNA. Ο δακτύλιος ψευδαργύρου είναι μέρος ορισμένων παραγόντων μεταγραφής, πρωτεϊνών που αναγνωρίζουν αλληλουχίες ϋΝΑ κατά τις διεργασίες αντιγραφής και μεταγραφής.

Τα ιόντα ψευδαργύρου δακτύλου ψευδαργύρου συμβάλλουν στη διατήρηση της δομής του δακτύλου με σύνδεση με συντονισμένο τρόπο σε τέσσερα αμινοξέα στον παράγοντα μεταγραφής. Ο παράγοντας μεταγραφής τυλίγει την έλικα ϋΝΑ και χρησιμοποιεί τα διάφορα τμήματα "δακτύλου" για να δεσμευθεί με ακρίβεια στην αλληλουχία στόχο.

Στο πλάσμα αίματος, ο ψευδάργυρος συνδέεται και μεταφέρεται με αλβουμίνη (60% - χαμηλή συγγένεια) και με τρανσφερίνη (10%). Ο τελευταίος φέρει επίσης σίδηρο, ο οποίος μειώνει την απορρόφηση ψευδαργύρου και αντίστροφα. Ένας παρόμοιος ανταγωνισμός συμβαίνει επίσης μεταξύ ψευδαργύρου και χαλκού. Η συγκέντρωση του ψευδαργύρου στο πλάσμα του αίματος παραμένει σχετικά σταθερή ανεξάρτητα από τη λήψη από το στόμα - με τροφή ή συμπληρώματα - ψευδαργύρου. Τα κύτταρα των σιελογόνων αδένων, του προστάτη, του ανοσοποιητικού συστήματος και των εντέρων χρησιμοποιούν σηματοδότηση ψευδαργύρου για να επικοινωνούν μεταξύ τους.

Σε ορισμένους μικροοργανισμούς, στο έντερο και στο ήπαρ, ο ψευδάργυρος μπορεί να αποθηκευτεί σε αποθέματα μεταλλοθειονεΐνης. Το εντερικό κύτταρο MT είναι σε θέση να ρυθμίζει την απορρόφηση ψευδαργύρου τροφίμων κατά 15-40%. Ωστόσο, η ανεπαρκής ή υπερβολική πρόσληψη μπορεί να είναι επιβλαβής. στην πραγματικότητα, λόγω της αρχής του ανταγωνισμού, η περίσσεια ψευδαργύρου θέτει σε κίνδυνο την απορρόφηση του χαλκού.

Ο μεταφορέας ανθρώπινης ντοπαμίνης περιέχει μια θέση πρόσδεσης υψηλής συγγένειας για τον εξωκυτταρικό ψευδάργυρο, ο οποίος, μόλις κορεστεί, αναστέλλει την επαναπρόσληψη της ντοπαμίνης και ενισχύει την επαγόμενη από αμφεταμίνη εκροή ντοπαμίνης - in vitro. Οι μεταφορείς ανθρώπινης σεροτονίνης και νορεπινεφρίνης δεν περιέχουν θέσεις δέσμευσης για τον ψευδάργυρο.

βιβλιογραφία

• Maret, Wolfgang (2013). "Κεφάλαιο 12. Ψευδάργυρος και Ανθρώπινη Νόσος". Σε Astrid Sigel? Helmut Sigel; Roland KO Sigel. Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των βασικών μεταλλικών ιόντων και των ανθρώπινων νόσων. Μεταλλικά ιόντα στις βιοεπιστήμες. 13. Springer. σελ. 389-414.
• Prakash Α, Bharti Κ, Majeed ΑΒ (Απρίλιος 2015). "Ψευδάργυρος: ενδείξεις στις διαταραχές του εγκεφάλου". Fundam Clin Pharmacol. 29 (2): 131-149.
• Cherasse Y, Urade Y (Νοέμβριος 2017). "Διαιτητικές ψευδαργύρου ενεργεί ως ένας διαμορφωτής ύπνου". Διεθνής Εφημερίδα Μοριακών Επιστημών. 18 (11): 2334. Ο ψευδάργυρος είναι το δεύτερο πιο άφθονο ιχνοστοιχείο στο ανθρώπινο σώμα και είναι απαραίτητο για πολλές βιολογικές διεργασίες. ... Το ιχνοστοιχείο είναι ένας βασικός συμπαράγοντας για περισσότερα από 300 ένζυμα και 1000 μεταγραφικούς παράγοντες [16]. ... Στο κεντρικό νευρικό σύστημα, ο ψευδάργυρος είναι το δεύτερο πιο άφθονο ιχνοστοιχείο και συμμετέχει σε πολλές διαδικασίες. Παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην κυτταρική σηματοδότηση και στη διαμόρφωση της νευρωνικής δραστηριότητας.
• Prasad AS (2008). "Ψευδάργυρος στην Ανθρώπινη Υγεία: Επίδραση του Ψευδαργύρου επί των Ανοσοκυττάρων". Mol. Med. 14 (5-6): 353-7
• Ο ρόλος του ψευδαργύρου σε μικροοργανισμούς εξετάζεται ιδιαίτερα στο Sugarman Β (1983). "Ψευδάργυρος και μόλυνση". Ανασκόπηση των λοιμωδών νοσημάτων. 5 (1): 137-47.
• Cotton 1999, σελ. 625-629
• Plum, Laura; Rink, Lothar; Haase, Hajo (2010). "Η βασική τοξίνη: ο αντίκτυπος του ψευδαργύρου στην ανθρώπινη υγεία". Int J Environ Res Δημόσιας Υγείας. 7 (4): 1342-1365.
• Brandt, Erik G.; Hellgren, Mikko; Brinck, Tore. Bergman, Tomas. Edholm, Olle (2009). "Μελέτη μοριακής δυναμικής της δέσμευσης ψευδαργύρου σε κυστεΐνες σε ένα μιμητικό πεπτίδιο της δομικής θέσης του ψευδαργύρου της αλκοολικής δεϋδρογενάσης". Phys. Chem. Chem. Phys. 11 (6): 975-83
• Rink, L.; Gabriel Ρ. (2000). "Ψευδάργυρος και το ανοσοποιητικό σύστημα". Proc Nutr Soc. 59 (4): 541-52.
• Wapnir, Raul Α. (1990). Διατροφή Πρωτεΐνης και Ορυκτά Απορρόφηση. Μπόκα Ρατόν, Φλόριντα: CRC Press.
• Berdanier, Carolyn D.; Dwyer, Johanna Τ.; Feldman, Elaine Β. (2007). Εγχειρίδιο Διατροφής και Τροφίμων. Μπόκα Ρατόν, Φλόριντα: CRC Press.
• Bitanihirwe BK, Cunningham MG (Νοέμβριος 2009). "Ψευδάργυρος: το σκοτεινό άλογο του εγκεφάλου". Synapse. 63 (11): 1029-1049.
• Nakashima AS; Dyck RH (2009). "Ψευδάργυρος και φλοιώδης πλαστικότητα". Brain Res Rev. 59 (2): 347-73
• Tyszka-Czochara Μ, Grzywacz Α, Gdula-Argasińska J, Librowski Τ, Wiliński Β, Opoka W (Μάιος 2014). «Ο ρόλος του ψευδαργύρου στην παθογένεση και τη θεραπεία ασθενειών του κεντρικού νευρικού συστήματος (ΚΝΣ). Επιπτώσεις της ομοιόστασης ψευδαργύρου για σωστή λειτουργία του ΚΝΣ» (PDF). Acta. Pol Pharm. 71 (3): 369-377. Αρχειοθετήθηκε (PDF) από το πρωτότυπο στις 29 Αυγούστου 2017.
• PMID 17119290
• NRC 2000, σ. 443
• Stipanuk, Martha Η. (2006). Βιοχημικές, Φυσιολογικές και Μοριακές Όψεις της Ανθρώπινης Διατροφής. Εταιρεία WB Saunders. σελ. 1043-1067.
• Greenwood 1997, σελ. 1224-1225
• Kohen, Amnon; Limbach, Hans-Heinrich (2006). Ισοτοπικές επιδράσεις στη χημεία και τη βιολογία. Μπόκα Ρατόν, Φλόριντα: CRC Press. σελ. 850.
• Greenwood 1997, σελ. 1225
• Cotton 1999, σελ. 627
• Gadallah, ΜΑΑ (2000). «Επιδράσεις του ινδολο-3-οξικού οξέος και ψευδαργύρου στην ανάπτυξη, το οσμωτικό δυναμικό και τα διαλυτά συστατικά άνθρακα και αζώτου των φυτών σόγιας που αναπτύσσονται κάτω από έλλειμμα νερού». Εφημερίδα των Άγονων Περιβάλλοντων. 44 (4): 451-467.
• Ζιλιότο, Σίλβια; Ogle, Olivia; Yaylor, Kathryn Μ. (2018). "Κεφάλαιο 17. Στόχευση σηματοδότησης ψευδαργύρου (II) για την πρόληψη του καρκίνου". Στο Sigel, Astrid. Sigel, Helmut. Freisinger, Eva; Sigel, Roland KO Metal-Drugs: Ανάπτυξη και δράση των αντικαρκινικών παραγόντων. 18. Βερολίνο: de Gruyter GmbH. σελ. 507-529.
• Cotton 1999, σελ. 628
• Whitney, Eleanor Noss; Rolfes, Sharon Rady (2005). Κατανόηση της Διατροφής (10η έκδοση). Thomson Learning. σελ. 447-450
• NRC 2000, σ. 447
• Hershfinkel, Michal; Silverman, William F .; Sekler, Ισραήλ (2007). "Ο υποδοχέας αισθητήρα ψευδαργύρου, ένας σύνδεσμος μεταξύ ψευδαργύρου και κυτταρικής σηματοδότησης". Molecular Medicine. 13 (7-8): 331-6.
• Cotton 1999, σελ. 629
• Blake, Steve (2007). Οι βιταμίνες και τα ορυκτά απομυθοποιούνται. McGraw-Hill Professional. σελ. 242.
• Fosmire, GJ (1990). "Τοξικότητα ψευδαργύρου". American Journal of Clinical Nutrition. 51 (2): 225-7.
• Krause J (Απρίλιος 2008). "SPECT και PET του μεταφορέα ντοπαμίνης σε διαταραχή έλλειψης προσοχής / υπερκινητικότητας". Expert Rev. Neurother. 8 (4): 611-625.
• Sulzer D (Φεβρουάριος 2011). «Πώς τα εθιστικά φάρμακα διαταράσσουν την προσυναπτική νευροδιαβίβαση ντοπαμίνης». Neuron. 69 (4): 628-649.
• Scholze Ρ, Nørregaard L, Singer ΕΑ, Freissmuth Μ, Gether U, Sitte ΗΗ (Ιούνιος 2002). "Ο ρόλος του ιόντος ψευδαργύρου στην αντίστροφη μεταφορά που προκαλείται από μεταφορείς μονοαμίνης". J. Biol. Chem. 277 (24): 21505-21513. Ο μεταφορέας ανθρώπινης ντοπαμίνης (hDAT) περιέχει ενδογενή θέση δέσμευσης Ζη2 + με τρία υπολείμματα συντονισμού στην εξωκυτταρική του όψη (His193, His375 και Glu396). ... Έτσι, όταν το Zn2 + απελευθερώνεται από κοινού με γλουταμικό, μπορεί να αυξήσει σημαντικά την εκροή ντοπαμίνης.