Serina

Qué es la serina

El nombre viene del latín sericum, "seda", porque el químico alemán Cramer la aisló por primera vez en 1865 a partir de la sericina, una proteína de la seda especialmente rica en este aminoácido. Su fórmula estructural se estableció ya entrado el siglo XX. Se abrevia Ser o S, y su código genético comprende seis tripletes: UCU, UCC, UCA, UCG, AGU y AGC, uno de los repertorios más amplios entre los veinte aminoácidos.

Químicamente es un aminoácido polar sin carga, con un grupo hidroximetilo (-CH₂OH) en la cadena lateral que le permite formar puentes de hidrógeno y aceptar grupos fosfato. Se clasifica entre los aminoácidos no esenciales: el organismo la sintetiza por sí mismo y no depende del aporte alimentario. La treonina, el otro aminoácido proteinogénico con un grupo hidroxilo en la cadena lateral, sí figura entre los esenciales, y además tiene un segundo centro quiral del que la serina carece.

Cómo se fabrica en el organismo

La ruta principal arranca del 3-fosfoglicerato, un intermediario de la glucólisis, y avanza en tres pasos enzimáticos: la fosfoglicerato deshidrogenasa lo oxida a fosfohidroxipiruvato, la fosfoserina aminotransferasa lo convierte en 3-fosfoserina, y la fosfoserina fosfatasa libera finalmente la serina. El hígado y, según se ha visto en los últimos años, los astrocitos del cerebro son los tejidos que más protagonismo tienen en esta vía.

La ruta rara vez falla, pero cuando lo hace, la disfunción de la primera enzima de esta cadena, la fosfoglicerato deshidrogenasa, causa un trastorno congénito muy poco frecuente que cursa con microcefalia y retraso grave del desarrollo neurológico. El defecto ilustra, por vía negativa, hasta qué punto el sistema nervioso en formación depende de un suministro constante de este aminoácido.

Precursora de otras moléculas

La serina alimenta varias rutas biosintéticas a la vez. Cede su esqueleto de carbono para producir glicina mediante la serina hidroximetiltransferasa, y participa en la formación de cisteína a través de la vía de transulfuración, condensándose con la homocisteína. En esa misma reacción de la hidroximetiltransferasa cede además un fragmento de un carbono al tetrahidrofolato, una moneda metabólica que luego se emplea en la síntesis de nucleótidos y en otras reacciones de metilación.

Fuera del metabolismo de los aminoácidos, la serina es también el esqueleto sobre el que se construyen la fosfatidilserina y otros fosfolípidos de membrana, así como la base de los esfingolípidos tras una reacción con palmitoil-CoA. Ninguna célula del cuerpo prescinde de estos componentes para mantener su membrana en condiciones.

Un residuo con función propia en las enzimas

Incorporada ya a una proteína, la cadena lateral de la serina conserva su capacidad de reaccionar. Las quinasas la fosforilan de forma reversible para encender o apagar la actividad de otras proteínas, uno de los mecanismos de control celular más extendidos que existen. En un grupo numeroso de enzimas digestivas, entre ellas la tripsina, un residuo de serina forma parte de la tríada catalítica que corta los enlaces peptídicos de las proteínas, cediendo su hidroxilo como punto de ataque nucleofílico contra el sustrato.

La D-serina y la comunicación entre neuronas

Toda la serina descrita hasta aquí corresponde a la forma L, la única que incorporan los ribosomas al fabricar proteínas. Existe, sin embargo, una versión especular, la D-serina, que el cerebro fabrica a partir de la L-serina mediante la enzima serina racemasa. Durante años se dio por hecho que solo las bacterias podían producir aminoácidos con esta configuración; su hallazgo en el cerebro de los mamíferos, a mediados de los años noventa, obligó a revisar esa idea.

La D-serina resultó ser mucho más que una curiosidad estereoquímica. Se une al mismo sitio del receptor NMDA que ocupa la glicina, y sin esa ocupación el receptor no se abre por mucho glutamato que lo rodee. Snyder y su equipo describieron primero su localización en el cerebro de rata en 1995, identificaron después la enzima que la produce en 1999, y Mothet y sus colaboradores confirmaron en el año 2000 que actuaba como ligando endógeno de ese receptor. La investigación posterior ha matizado que su origen no se limita a las células gliales, como se pensó al principio, sino que también procede de las propias neuronas; sigue siendo, con todo, la molécula que mejor ilustra que la comunicación en el sistema nervioso no depende únicamente de los neurotransmisores clásicos.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se llama serina si no tiene relación con la seda?

Sí la tiene, aunque solo en su origen. Cramer la obtuvo en 1865 a partir de la sericina, una proteína particularmente abundante en el hilo de seda, y de ahí tomó el nombre latino sericum. La molécula, claro, se encuentra en prácticamente todas las proteínas del reino animal.

¿Es un aminoácido esencial?

No. El organismo la sintetiza a partir de la glucosa con la maquinaria enzimática propia, así que no depende de que llegue con la dieta.

¿En qué alimentos hay más serina?

Está presente en la mayoría de las proteínas de origen animal y vegetal; el huevo, los lácteos, la carne, el pescado y la soja figuran entre las fuentes con mayor proporción.

¿Qué diferencia a la serina de la treonina?

Ambas llevan un grupo hidroxilo en la cadena lateral. La treonina añade, sin embargo, un grupo metilo adicional, un segundo centro quiral que la serina no tiene, y la condición de aminoácido esencial, que la serina tampoco comparte.

¿La D-serina se puede medir en sangre o en líquido cefalorraquídeo?

Se ha estudiado como posible biomarcador en investigación sobre esquizofrenia y otros trastornos neuropsiquiátricos, aunque su determinación sigue siendo, por ahora, una herramienta de laboratorio de investigación, no una prueba clínica de uso habitual.

Referencias

1. Online Etymology Dictionary. Serine.
2. Jaeken J, Detheux M, et al. Deficiencia de 3-fosfoglicerato deshidrogenasa: un error congénito de la biosíntesis de serina. DENEU.
3. Wolosker H, Blackshaw S, Snyder SH. Serine racemase: a glial enzyme synthesizing D-serine to regulate glutamate-N-methyl-D-aspartate neurotransmission. PNAS.
4. Mothet JP, Parent AT, Wolosker H, et al. D-serine is an endogenous ligand for the glycine site of the N-methyl-D-aspartate receptor. PNAS.