R. Borgacci cinko funkcijos

ką

Kas yra cinkas?

Cinkas, kuris laikomas esminiu žmonių sveikatai maistu, atlieka daug funkcijų visame kūne.

Cinkas žmogaus organizme

Žmogaus organizme yra apie 2–4 g cinko. Dauguma jų yra organuose, didesnė koncentracija yra prostatos ir akių; taip pat gausu smegenų, raumenų, kaulų, inkstų ir kepenų. Spermatozoidai yra ypač gausūs cinko, kuris yra pagrindinis prostatos funkcionavimo ir reprodukcinių organų augimo veiksnys.

Funkcijos ir biologinis vaidmuo

Atrodo, kad cinkas turi labai svarbių biologinių funkcijų ir vaidmenų, ypač fermentų, nukleino rūgščių ir įvairių rūšių baltymų kūrime ir veikimu. Peptiduose cinko jonai dažnai derinami su asparto rūgšties, glutamo rūgšties, cisteino ir histidino aminorūgščių šoninėmis grandinėmis. Tačiau sunku paaiškinti teorinį ir skaičiavimą šio cinko surišimo baltymuose - taip pat ir kitų pereinamųjų metalų - apibūdinimą.

Žmonėms biologinės funkcijos ir cinko vaidmenys yra visur. Jis sąveikauja su įvairiais organiniais ligandais ir turi esminių funkcijų RNR ir DNR nukleino rūgščių metabolizme, signalo transdukcijoje ir genų ekspresijoje. Cinkas taip pat reguliuoja apoptozę - ląstelių mirtį. 2006 m. Atliktame tyrime nustatyta, kad apie 10% žmogaus baltymų yra susiję su biologiniu cinko vaidmeniu, jau nekalbant apie šimtus kitų mineralinių transporto priemonių. panašus "in silico" tyrimas - kompiuterinis modeliavimas - augalinėje Arabidopsis thaliana rado 2367 baltymus, susijusius su cinku.

Smegenyse cinkas yra saugomas specifinėse glutamaterginių neuronų sinaptinėse pūslelėse ir gali moduliuoti nervų susijaudinimą. Ji atlieka pagrindinį vaidmenį sinaptinėje plastikoje ir todėl sudėtingoje mokymosi funkcijoje. Cinko homeostazė taip pat atlieka svarbų vaidmenį atliekant centrinės nervų sistemos funkcionavimą. Manoma, kad cinko homeostazės disbalansas centrinėje nervų sistemoje gali sukelti pernelyg dideles sinapcinio cinko koncentracijas su potencialu:

• Neurotoksiškumas dėl mitochondrijų oksidacinio streso, pavyzdžiui, nutraukiant tam tikrus fermentų, dalyvaujančių elektronų transportavimo grandinėje, tokius kaip I kompleksas, kompleksas III ir α-ketoglutarato dehidrogenazė
• Ilgalaikis kalcio homeostazė
• Neuronų glutamaterginis eksitotoksiškumas
• Interferencija su intranuroninio signalo transdukcija.

L- ir D-histidinas - to paties amino rūgšties izomerai - palengvina cinko absorbciją į smegenis. SLC30A3 - tirpiklio nešiklio šeima 30 narė 3 arba cinko transporteris 3 - yra pirminis cinko nešiklis, dalyvaujantis smegenų mineraliniame homeostaze.

fermentai

Tarp daugelio biocheminių funkcijų ir cinko vaidmenų, kaip jau sakėme, yra fermentų konstitucija.

Cinkas (tiksliau Zn2 + jonas) yra labai veiksminga Lewis rūgštis, kuri daro jį kataliziniu agentu, naudingu hidroksilinimui ir kitoms fermentinėms reakcijoms. Ji taip pat turi lankstų koordinavimo geometriją, kuri leidžia naudoti baltymus greitai pakeisti konformaciją ir atlikti įvairias biologines reakcijas. Du cinko turinčių fermentų pavyzdžiai yra: karboanhidrazė ir karboksipeptidazė, reikalinga anglies dioksido (CO2) reguliavimui ir baltymų virškinimui.

Cinkas ir karboanhidrazė

Stuburinių kraujo fermento karboanhidrazė konvertuoja CO2 į bikarbonatą, o tas pats fermentas paverčia bikarbonatą į CO2, po to iškvepiant per plaučius. Be šio fermento, esant normaliam kraujo pH, konversija vyktų maždaug vienu milijonu kartų lėčiau arba reikės 10 ar daugiau pH. Nesusijusi β-anglies anhidrazė yra būtina augalams, skirtiems lapų formavimui, acto indolio rūgšties (auksino) sintezei ir alkoholio fermentacijai.

Cinkas ir karboksipeptidazė

Karboksipeptidazės fermentas išskiria peptidines jungtis baltymų virškinimo metu; tiksliau, tai palengvina nukleofilinį ataka prieš peptido CO grupę, generuojant labai reaktyvią nukleofilą arba aktyvuojant karbonilą užpuolimui

nuo poliarizacijos. Ji taip pat stabilizuoja tetraedrinę tarpinę arba pereinamąją būseną

jis susidaro su nukleofiliniu ataka į karbonilo anglies atomą. Galiausiai jis turi stabilizuoti atomą

amido azoto, kad ji taptų tinkama išeinančia grupe, kai tik bus prijungta KN

buvo pažeista.

signalizacijos

Cinkas yra pasiuntinio funkcija, galinti aktyvuoti signalizacijos kelius. Daugelis šių būdų sustiprina vėžio augimą. Vienas iš vėžio gydymo būdų numato ZIP konvejerių taikymą (baltymų ir cinko transporterio baltymas). Jie yra tirpių užduočių grupių šeimos membranos transportavimo baltymai, kurie kontroliuoja cinko perteklių per membraną ir reguliuoja jo vidinę ir citoplazminę koncentraciją.

Kiti baltymai

Cinkas turi struktūrinę funkciją vadinamuosiuose „cinko pirštuose“ arba cinko pirštuose, specifiniuose baltymų regionuose, kurie gali surišti DNR. Cinko pirštas sudaro dalį kai kurių transkripcijos faktorių, baltymų, kurie replikacijos ir transkripcijos procesuose atpažįsta DNR sekas.

Cinko cinko pirštų jonai padeda išlaikyti pirštų struktūrą, suderintu būdu susiejant juos su keturiomis aminorūgštimis transkripcijos faktoriuje. Transkripcijos faktorius apgaubia DNR spiralę ir naudoja įvairias „pirštų“ dalis, kad tiksliai susietų su tiksline seka.

Kraujo plazmoje cinkas jungiasi ir transportuojamas albuminu (60% - mažas afinitetas) ir transferinu (10%). Pastarasis taip pat vykdo geležį, kuri sumažina cinko absorbciją ir atvirkščiai. Panašus antagonizmas taip pat atsiranda tarp cinko ir vario. Cinko koncentracija kraujo plazmoje išlieka santykinai pastovi, nepaisant geriamojo cinko suvartojimo su maistu ar maisto papildais. Seilių liaukų ląstelės, prostatos liaukos, imuninė sistema ir žarnų ląstelės naudoja cinko signalizaciją, kad galėtų bendrauti tarpusavyje.

Kai kuriuose mikroorganizmuose, žarnyne ir kepenyse, cinkas gali būti laikomas metalotioneino rezervuose. Žarnyno ląstelė MT gali reguliuoti maisto cinko absorbciją 15-40%. Tačiau netinkamas arba per didelis suvartojimas gali būti žalingas; iš tikrųjų dėl antagonizmo principo cinko perteklius kelia pavojų vario absorbcijai.

Žmogaus dopamino transporteryje yra aukšto afiniteto prisijungimo vieta cinko celiuliozei, kuri, prisotinus, slopina dopamino atpirkimą ir sustiprina amfetamino sukeltą dopamino išsiliejimą in vitro. Žmogaus serotonino ir norepinefrino transporteriuose nėra cinko surišimo vietų.

bibliografija

• Maret, Wolfgang (2013). "12 skyrius. Cinkas ir žmogaus liga". Astrid Sigel; Helmut Sigel; Roland KO Sigel. Esminių metalų jonų ir žmogaus ligų tarpusavio ryšiai. Metalo jonai gyvosios gamtos moksluose. 13. Springer. p. 389-414.
• Prakash A, Bharti K, Majeed AB (2015 m. Balandžio mėn.). "Cinkas: indikacijos smegenų sutrikimuose". Fundam Clin Pharmacol. 29 (2): 131-149.
• Cherasse Y, Urade Y (2017 m. Lapkričio mėn.). "Dietiniai cinko veiksmai kaip miego moduliatorius". Tarptautinis mokslų žurnalas. 18 (11): 2334. Cinkas yra antras gausiausias žmogaus kūno pėdsakas, būtinas daugeliui biologinių procesų. ... Pėdsakas yra esminis kofaktorius daugiau nei 300 fermentų ir 1000 transkripcijos faktorių [16]. ... Centrinėje nervų sistemoje cinkas yra antras labiausiai gausus metalas ir dalyvauja daugelyje procesų. Be savo vaidmens fermentinėje veikloje, jis taip pat atlieka vaidmenį ląstelių signalizacijoje ir neuronų aktyvumo moduliavime.
• Prasad AS (2008). "Cinkas žmogaus sveikatai: cinko poveikis imuninėms ląstelėms". Mol. Med. 14 (5-6): 353-7
• Cinko vaidmuo mikroorganizmuose ypač vertinamas: Sugarman B (1983). "Cinkas ir infekcija". Infekcinių ligų apžvalga. 5 (1): 137-47.
• Cotton 1999, p. 625-629
• Slyva, Laura; Rink, Lothar; Haase, Hajo (2010). "Esminis toksinas: cinko poveikis žmonių sveikatai". Aplinkosaugos visuomenės sveikata. 7 (4): 1342-1365.
• Brandt, Erik G .; Hellgren, Mikko; Brinck, Tore; Bergmanas, Tomas; Edholm, Olle (2009). "Cinko prisijungimo prie cisteinų molekulinės dinamikos tyrimas alkoholio dehidrogenazės struktūrinio cinko aikštelėje". FIZ. Chemija. Chemija. FIZ. 11 (6): 975-83
• Rink, L .; Gabriel P. (2000). "Cinkas ir imuninė sistema". Proc Nutr Soc. 59 (4): 541-52.
• Wapnir, Raul A. (1990). Baltymų mityba ir mineralų absorbcija. Boca Raton, Florida: CRC Press.
• Berdanier, Carolyn D .; Dwyer, Johanna T .; Feldman, Elaine B. (2007). Mitybos ir maisto vadovas. Boca Raton, Florida: CRC Press.
• Bitanihirwe BK, Cunningham MG (2009 m. Lapkričio mėn.). "Cinkas - smegenų tamsusis arklys". Synapse. 63 (11): 1029-1049.
• Nakashima AS; Dyck RH (2009). "Cinko ir žievės plastiškumas". Brain Res Rev. 59 (2): 347-73
• Tyszka-Czochara M, Grzywacz A, Gdula-Argasińska J, Librowski T, Wiliński B, Opoka W (2014 m. Gegužės mėn.). „Cinko vaidmuo centrinės nervų sistemos (CNS) ligų patogenijoje ir gydyme„ Cinko homeostazės poveikis tinkamam CNS funkcijai “(PDF). Acta. Pol. Pharm. 71 (3): 369-377. Archyvuotas (PDF) nuo originalo 2017 m. Rugpjūčio 29 d.
• PMID 17119290
• NRC 2000, p. 443
• Stipanuk, Martha H. (2006). Žmogaus mitybos biocheminiai, fiziologiniai ir molekuliniai aspektai. WB Saunders Company. p. 1043-1067.
• Greenwood 1997, p. 1224-1225
• Kohen, Amnon; Limbach, Hans-Heinrich (2006). Izotopų poveikis chemijoje ir biologijoje. Boca Raton, Florida: CRC Press. p. 850.
• Greenwood 1997, p. 1225
• Cotton 1999, p. 627
• Gadallah, MAA (2000). "Indol-3-acto rūgšties ir cinko įtaka sojų augalų augimui, osmotiniam potencialui ir tirpiems anglies ir azoto komponentams, augantiems po vandens trūkumu". Žurnalo „Arid Environment“ žurnalas. 44 (4): 451-467.
• Ziliotto, Silvia; Ogle, Olivia; Yaylor, Kathryn M. (2018). "17 skyrius. Cinko (II) signalizavimo nukreipimas vėžio prevencijai". Sigel, Astrid; Sigel, Helmut; Freisinger, Eva; „Sigel“, „Roland KO Metal-Drugs“: priešvėžinių medžiagų kūrimas ir veikimas. 18. Berlynas: de Gruyter GmbH. p. 507-529.
• Cotton 1999, p. 628
• Whitney, Eleanor Noss; Rolfes, Sharon Rady (2005). Mitybos supratimas (10-asis red.). „Thomson Learning“. p. 447-450
• NRC 2000, p. 447
• Hershfinkelis, Michalas; Silverman, William F .; Sekler, Izraelis (2007). "Cinko jutimo receptorius, ryšys tarp cinko ir ląstelių signalizavimo". Molekulinė medicina. 13 (7-8): 331-6.
• Cotton 1999, p. 629
• Blake, Steve (2007). Vitaminai ir mineralai demistifikuoti. „McGraw-Hill Professional“. p. 242.
• Fosmire, GJ (1990). "Cinko toksiškumas". „American Journal of Clinical Nutrition“. 51 (2): 225-7.
• Krause J (2008 m. Balandžio mėn.). „Dopamino transporterio„ SPECT ir PET “dėmesio deficito / hiperaktyvumo sutrikimas. Neurother ekspertas. 8 (4): 611-625.
• Sulzer D (2011 m. Vasario mėn.). "Kaip priklausomybę sukeliantys vaistai sutrikdo presinaptinę dopamino neurotransmisiją". Neuronas. 69 (4): 628-649.
• Scholze P, Nørregaard L, Singer EA, Freissmuth M, Gether U, Sitte HH (2002 m. Birželio mėn.). "Cinko jonų vaidmuo atvirkštiniame transporte, kuriam tarpininkauja monoamino transporteriai". J. Biol. Chemija. 277 (24): 21505-21513. Žmogaus dopamino transporteris (hDAT) turi endogeninio aukšto afiniteto Zn2 + surišimo vietą su trimis koordinacinėmis liekanomis ant jo ekstraląstelinio veido (His193, His375 ir Glu396). Taigi, kai Zn2 + kartu su glutamatu išsiskiria, jis gali labai padidinti dopamino išsiskyrimą.