Zinkfunktioner av R.Borgacci

vad

Vad är zink?

Zink, som anses vara ett viktigt näringsämne för människors hälsa, utför många funktioner i hela kroppen.

Zink i människokroppen

Människokroppen innehåller ca 2-4 gram zink. Det mesta av det finns i organen, med större koncentrationer i prostata och i ögonen. det är också rikligt i hjärnan, muskler, ben, njurar och lever. Spermier är särskilt rik på zink, en nyckelfaktor i prostata körningens funktion och tillväxten av reproduktionsorgan.

Funktioner och biologisk roll

Zink verkar ha väldigt viktiga biologiska funktioner och roller, särskilt i konstitutionen och funktionen av enzymer, nukleinsyror och proteiner av olika slag. Inom peptider samordnas zinkjoner ofta till sidokedjorna av aminosyror av asparaginsyra, glutaminsyra, cystein och histidin. Den teoretiska och beräknade beskrivningen av denna bindning av zink i proteiner - liksom andra övergångsmetaller - är emellertid svår att förklara.

Hos människor är zinkens biologiska funktioner och roller allestädes närvarande. Det interagerar med ett brett spektrum av organiska ligander och har väsentliga funktioner i metabolismen av RNA och DNA-nukleinsyror, vid signaltransduktion och i genuttryck. Zink reglerar också apoptos - celldöd. En studie från 2006 har beräknat att cirka 10% av humana proteiner är kopplade till zinkens biologiska roll, för att inte nämna hundratals andra peptidfaktorer som är involverade i mineraltransporter. en liknande "i silico" -studie - datasimulering - i Arabidopsis thaliana- fabriken hittades 2367 zinkbundna proteiner.

I hjärnan lagras zink i specifika synaptiska vesiklar av glutamatergiska neuroner och kan modulera neuronal excitabilitet. Det spelar en nyckelroll i synaptisk plasticitet och därmed i komplexa inlärningsfunktionen. Zinkhomeostas spelar också en kritisk roll i funktionell reglering av centrala nervsystemet. Man tror att obalanser i zinkhemostas i centrala nervsystemet kan orsaka överdrivna koncentrationer av synaptisk zink med potential:

• Neurotoxicitet, på grund av mitokondriell oxidativ stress - till exempel avbryta vissa enzymer som är involverade i elektrontransportkedjan, såsom komplexa I, komplex III och a-ketoglutarat-dehydrogenas
• Ojämnheter av kalciumhomeostas
• Glutamatergisk neuronal excitotoxicitet
• Interferens med intraneuronal signaltransduktion.

L- och D-histidin-isomerer av samma aminosyra - underlättar zinkabsorptionen i hjärnan. SLC30A3 - upplöst bärarfamilj 30 medlem 3 eller zinktransportör 3 - är den huvudsakliga zinkbäraren involverad i hjärnmineralhomeostostas.

enzymer

Bland zinkens många funktioner och biokemiska roller har vi sagt att det finns konstitutionen för enzymer.

Zink (mer exakt Zn2 + jonen) är en mycket effektiv Lewis-syra, en egenskap som gör den till ett katalytiskt medel som är användbart för hydroxylering och andra enzymatiska reaktioner. Det har också en flexibel koordinationsgeometri som tillåter proteiner som använder den för att snabbt ändra konformation för att utföra olika biologiska reaktioner. Två exempel på zinkhaltiga enzymer är: karbonanhydras och karboxipeptidas, som är nödvändiga för processerna för koldioxid (CO2) -reglering och uppslutning av proteiner.

Zink och kolsyraanhydras

I blodet från ryggradsdjur omvandlar enzymet kolsyraanhydras CO2 till bikarbonat och samma enzym omvandlar bikarbonat till CO2 och därefter utandas genom lungorna. Utan detta enzym, vid normalt blod pH, skulle omvandlingen ske omkring en miljon gånger långsammare, eller skulle kräva ett pH av 10 eller mer. Orelaterat β-kolsyraanhydras är oumbärligt för växter på grund av bladbildning, syntesen av ättiksyra (auxin) och alkoholjäsning.

Zink och karboxipeptidas

Karboxipeptidasenzymet bryter ner peptidbindningar under proteinfördjupning; mer precist underlättar den nukleofil angrepp på peptidens CO-grupp, genererar en starkt reaktiv nukleofil eller aktiverar karbonylen för angrepp

genom polarisering. Det stabiliserar också det tetraedriska mellanliggande eller övergångsstaten - vilket

det genereras med den nukleofila attacken på karbonylkolet. Slutligen måste det stabilisera atomen av

amid kväve för att göra den till en lämplig utgående grupp, när CN-bindningen är

brutits.

signalering

Zink har funktionen av budbärare som kan aktivera signalvägar. Många av dessa vägar förstärker den avvikande tillväxten av cancer. En av anticancerbehandlingarna innefattar inriktning av ZIP-transportörer (irtliknande protein-zinktransporterprotein). Dessa är membrantransportproteiner hos den solutransportörfamilj som kontrollerar intra-membran-zinkavgivning och reglerar dess intracellulära och cytoplasmatiska koncentrationer.

Andra proteiner

Zink spelar en strukturell roll i det så kallade "zinkfinger" - eller zinkfingrar, specifika proteinområden som kan binda DNA. Zinkfingeren är en del av några transkriptionsfaktorer, proteiner som känner igen DNA-sekvenser under replikations- och transkriptionsprocesser.

Zinkfingerzinkjonerna bidrar till att upprätthålla fingerstrukturen genom att binda på ett koordinerat sätt till fyra aminosyror i transkriptionsfaktorn. Transkriptionsfaktorn bryter DNA-helixen och använder de olika "finger" -delarna för att binda exakt till målsekvensen.

I blodplasma är zink bunden och transporterad av albumin (60% - låg affinitet) och med transferrin (10%). Den senare bär också järn, vilket minskar absorptionen av zink och vice versa. En liknande antagonism förekommer också mellan zink och koppar. Koncentrationen av zink i blodplasma förblir relativt konstant oavsett oral intag - med mat eller kosttillskott - av zink. Celler i spytkörtlarna, prostatakörteln, immunsystemet och tarmarna använder zinksignaler för att kommunicera med varandra.

I vissa mikroorganismer, i tarmarna och i leveren kan zink lagras i metallotioninreserver. Tarmcell MT kan reglera absorptionen av matzink med 15-40%. Otillräckligt eller alltför stort intag kan dock vara skadligt. I själva verket kompromissar överskott av zink på grund av antagonismprincipen absorptionen av koppar.

Den humana dopamintransportören innehåller en bindningsplats med hög affinitet för extracellulär zink som, när den är mättad, inhiberar återupptagning av dopamin och förstärker amfetamininducerad dopaminutflöde - in vitro. Humana serotonin- och noradrenalintransportörer innehåller inte bindningsställen för zink.

Bibliografi

• Maret, Wolfgang (2013). "Kapitel 12. Zink och mänsklig sjukdom". I Astrid Sigel; Helmut Sigel; Roland KO Sigel. Samband mellan viktiga metalljoner och mänskliga sjukdomar. Metalljoner i biovetenskap. 13. Springer. pp. 389-414.
• Prakash A, Bharti K, Majeed AB (april 2015). "Zink: indikationer i hjärtsjukdomar". Fundam Clin Pharmacol. 29 (2): 131-149.
• Cherasse Y, Urade Y (november 2017). "Dietary Zinc Acts som sömnmodulator". International Journal of Molecular Sciences. 18 (11): 2334. Zink är den näst vanligaste spårmetallen i människokroppen och är väsentlig för många biologiska processer. ... Spårmetallen är en nödvändig kofaktor för mer än 300 enzymer och 1000 transkriptionsfaktorer [16]. ... I centrala nervsystemet är zink det näst mest omfattande spårmetallet och är involverat i många processer. Det spelar också en viktig roll i cellsignalering och modulering av neuronaktivitet.
• Prasad AS (2008). "Zink i människors hälsa: Effekt av zink på immunceller". Mol. Med. 14 (5-6): 353-7
• Zinks roll i mikroorganismer ses särskilt i: Sugarman B (1983). "Zink och infektion". Granskning av smittsamma sjukdomar. 5 (1): 137-47.
• Bomull 1999, sid. 625-629
• Plommon, Laura; Rink, Lothar; Haase, Hajo (2010). "Det väsentliga toxinet: Påverkan av zink på människors hälsa". Int J Environmental Res Public Health. 7 (4): 1342-1365.
• Brandt, Erik G .; Hellgren, Mikko; Brinck, Tore; Bergman, Tomas; Edholm, Olle (2009). "Molekylär dynamik studie av zinkbindning till cysteiner i en peptid efterliknande alkoholdehydrogenasstrukturen zink plats". Phys. Chem. Chem. Phys. 11 (6): 975-83
• Rink, L .; Gabriel P. (2000). "Zink och immunsystemet". Proc Nutr Soc. 59 (4): 541-52.
• Wapnir, Raul A. (1990). Protein Nutrition och Mineral Absorption. Boca Raton, Florida: CRC Press.
• Berdanier, Carolyn D .; Dwyer, Johanna T .; Feldman, Elaine B. (2007). Handbok för näring och mat. Boca Raton, Florida: CRC Press.
• Bitanihirwe BK, Cunningham MG (november 2009). "Zink: hjärnans mörka häst". Synapse. 63 (11): 1029-1049.
• Nakashima AS; Dyck RH (2009). "Zink och kortikal plasticitet". Brain Res Rev. 59 (2): 347-73
• Tyszka-Czochara M, Grzywacz A, Gdula-Argasińska J, Librowski T, Wiliński B, Opoka W (maj 2014). "Zinks roll i patogenesen och behandlingen av sjukdomar i centrala nervsystemet (CNS). Inverkan av zinkhomeostas för korrekt CNS-funktion" (PDF). Acta. Pol. Pharm. 71 (3): 369-377. Arkiverad (PDF) från originalet den 29 augusti 2017.
• PMID 17119290
• NRC 2000, sid. 443
• Stipanuk, Martha H. (2006). Biokemiska, fysiologiska och molekylära aspekter av mänsklig näring. WB Saunders Company. pp. 1043-1067.
• Greenwood 1997, sid. 1224-1225
• Kohen, Amnon; Limbach, Hans-Heinrich (2006). Isotoppåverkan i kemi och biologi. Boca Raton, Florida: CRC Press. s. 850.
• Greenwood 1997, sid. 1225
• Bomull 1999, sid. 627
• Gadallah, MAA (2000). "Effekter av indol-3-ättiksyra och zink på tillväxten, osmotiska potentialen och lösliga kol- och kvävekomponenter av sojabönor växer under vattenunderskott". Journal of Arid Environments. 44 (4): 451-467.
• Ziliotto, Silvia; Ogle, Olivia; Yaylor, Kathryn M. (2018). "Kapitel 17. Målning av zink (II) Signalering för att förebygga cancer". I Sigel, Astrid; Sigel, Helmut; Freisinger, Eva; Sigel, Roland KO Metalldroger: Utveckling och verkan av anticanceragenter. 18. Berlin: de Gruyter GmbH. pp. 507-529.
• Bomull 1999, sid. 628
• Whitney, Eleanor Noss; Rolfes, Sharon Rady (2005). Förstå Nutrition (10: e upplagan). Thomson Learning. pp. 447-450
• NRC 2000, sid. 447
• Hershfinkel, Michal; Silverman, William F .; Sekler, Israel (2007). "Zink Sensing Receptor, en länk mellan zink och cell signalering". Molekylärmedicin. 13 (7-8): 331-6.
• Bomull 1999, sid. 629
• Blake, Steve (2007). Vitaminer och mineraler Demystified. McGraw-Hill Professional. s. 242.
• Fosmire, GJ (1990). "Zink toxicitet". American Journal of Clinical Nutrition. 51 (2): 225-7.
• Krause J (april 2008). "SPECT och PET hos dopamintransportören i uppmärksamhetsunderskott / hyperaktivitetsstörning". Expert Rev. Neurother. 8 (4): 611-625.
• Sulzer D (februari 2011). "Hur beroendeframkallande läkemedel stör neuropransmission av presynaptisk dopamin". Neuron. 69 (4): 628-649.
• Scholze P, Nørregaard L, Singer EA, Freissmuth M, Gether U, Sitte HH (juni 2002). "Zinkionens roll i omvänd transport medierad av monoamintransportörer". J. Biol. Chem. 277 (24): 21505-21513. Den humana dopamintransportören (hDAT) innehåller en endogen Zn2 ​​+ bindningsplats med hög affinitet med tre koordinerande rester på dess extracellulära ansikte (His193, His375 och Glu396). ... Således, när Zn2 + co-frisätts med glutamat, kan det i hög grad öka utflödet av dopamin.