Zinkfunktionen von R.Borgacci

Was

Was ist Zink?

Zink, das als essentieller Nährstoff für die menschliche Gesundheit gilt, erfüllt zahlreiche Funktionen im gesamten Körper.

Zink im menschlichen Körper

Der menschliche Körper enthält etwa 2-4 Gramm Zink. Das meiste davon befindet sich in den Organen mit höheren Konzentrationen in der Prostata und in den Augen. es ist auch reichlich im Gehirn, in den Muskeln, in den Knochen, in den Nieren und in der Leber. Sperma ist besonders reich an Zink, einem Schlüsselfaktor für die Funktion der Prostata und das Wachstum der Fortpflanzungsorgane.

Funktionen und biologische Rolle

Zink scheint sehr wichtige biologische Funktionen und Rollen zu haben, insbesondere bei der Konstitution und Funktion von Enzymen, Nukleinsäuren und Proteinen verschiedener Art. Innerhalb von Peptiden sind Zinkionen häufig an die Seitenketten der Aminosäuren Asparaginsäure, Glutaminsäure, Cystein und Histidin koordiniert. Die theoretische und rechnerische Beschreibung dieser Zinkbindung in Proteinen sowie derjenigen anderer Übergangsmetalle ist jedoch schwer zu erklären.

Beim Menschen sind die biologischen Funktionen und Rollen von Zink allgegenwärtig. Es interagiert mit einer Vielzahl organischer Liganden und hat wesentliche Funktionen beim Metabolismus von RNA- und DNA-Nukleinsäuren, bei der Signaltransduktion und bei der Genexpression. Zink reguliert auch die Apoptose - den Zelltod. In einer Studie aus dem Jahr 2006 wurde geschätzt, dass etwa 10% der menschlichen Proteine ​​mit der biologischen Rolle von Zink zusammenhängen, ganz zu schweigen von den Hunderten anderer Peptidfaktoren, die am Mineraltransport beteiligt sind. Eine ähnliche "in silico" -Studie - Computersimulation - in der Pflanze Arabidopsis thaliana fand 2367 zinkgebundene Proteine.

Im Gehirn wird Zink in spezifischen synaptischen Vesikeln von glutamatergen Neuronen gespeichert und kann die neuronale Erregbarkeit modulieren. Es spielt eine Schlüsselrolle in der synaptischen Plastizität und damit in der komplexen Lernfunktion. Die Zinkhomöostase spielt auch eine entscheidende Rolle bei der funktionellen Regulation des Zentralnervensystems. Es wird angenommen, dass Ungleichgewichte bei der Zinkhomöostase im Zentralnervensystem zu übermäßigen Konzentrationen von synaptischem Zink führen können, mit dem Potenzial:

• Neurotoxizität aufgrund von mitochondrialem oxidativem Stress - beispielsweise durch Unterbrechung bestimmter an der Elektronentransportkette beteiligter Enzyme wie Komplex I, Komplex III und α-Ketoglutarat-Dehydrogenase
• Ungleichmäßigkeit der Kalziumhomöostase
• Glutammaterge neuronale Exzitotoxizität
• Störung der intraneuronalen Signalübertragung.

L- und D-Histidin - Isomere derselben Aminosäure - erleichtern die Zinkaufnahme im Gehirn. SLC30A3 - Solute Carrier Family 30 Member 3 oder Zinktransporter 3 - ist der wichtigste Zinkträger, der an der Mineralhomöostase des Gehirns beteiligt ist.

Enzyme

Unter den vielen Funktionen und der biochemischen Rolle von Zink, haben wir gesagt, gibt es die der Konstitution von Enzymen.

Zink (genauer gesagt das Zn2 + -Ion) ist eine sehr effiziente Lewis-Säure, eine Eigenschaft, die es zu einem für die Hydroxylierung und andere enzymatische Reaktionen nützlichen Katalysator macht. Es hat auch eine flexible Koordinationsgeometrie, die es den Proteinen ermöglicht, die Konformation schnell zu ändern, um verschiedene biologische Reaktionen durchzuführen. Zwei Beispiele für zinkhaltige Enzyme sind: Carboanhydrase und Carboxypeptidase, die für die Regulierung von Kohlendioxid (CO2) und die Verdauung von Proteinen erforderlich sind.

Zink und Carboanhydrase

Im Blut von Wirbeltieren wandelt das Enzym Carboanhydrase CO2 in Bicarbonat um und das gleiche Enzym wandelt Bicarbonat in CO2 um, das anschließend über die Lunge ausgeatmet wird. Ohne dieses Enzym würde die Umwandlung bei normalem Blut-pH etwa eine Million Mal langsamer erfolgen oder einen pH von 10 oder mehr erfordern. Nicht verwandte β-Carbonsäureanhydrase ist aufgrund der Blattbildung, der Synthese von Essigsäure (Auxin) und der alkoholischen Fermentation für Pflanzen unverzichtbar.

Zink und Carboxypeptidase

Das Carboxypeptidase-Enzym spaltet Peptidbindungen während des Proteinverdaus auf; genauer gesagt, erleichtert es den nucleophilen Angriff auf die CO-Gruppe des Peptids, erzeugt ein hochreaktives Nucleophil oder aktiviert das Carbonyl zum Angriff

durch Polarisation. Es stabilisiert auch den tetraedrischen Zwischen- oder Übergangszustand, der

es wird mit dem nucleophilen Angriff auf den Carbonylkohlenstoff erzeugt. Schließlich muss es das Atom von stabilisieren

Amidstickstoff, um ihn zu einer geeigneten ausgehenden Gruppe zu machen, sobald die CN-Bindung vorliegt

gebrochen worden.

Signalisierung

Zink hat die Funktion eines Kuriers, der Signalwege aktivieren kann. Viele dieser Wege verstärken das aberrante Wachstum von Krebs. Eine der Krebstherapien betrifft das Targeting von ZIP-Transportern (irt-like protein - Zinktransporterprotein). Dies sind Membrantransportproteine ​​der Familie der gelösten Transporter, die die intramembranale Zinkabgabe steuern und ihre intrazellulären und cytoplasmatischen Konzentrationen regulieren.

Andere Proteine

Zink spielt eine strukturelle Rolle in den sogenannten "Zinkfingern" - oder Zinkfingern, spezifischen Proteinregionen, die DNA binden können. Der Zinkfinger ist Teil einiger Transkriptionsfaktoren, Proteine, die DNA-Sequenzen während Replikations- und Transkriptionsprozessen erkennen.

Die Zinkfinger-Zinkionen tragen zur Aufrechterhaltung der Fingerstruktur bei, indem sie koordiniert an vier Aminosäuren im Transkriptionsfaktor binden. Der Transkriptionsfaktor umhüllt die DNA-Helix und verwendet die verschiedenen "Finger" -Teile, um genau an die Zielsequenz zu binden.

Im Blutplasma wird Zink durch Albumin (60% - geringe Affinität) und durch Transferrin (10%) gebunden und transportiert. Letzterer trägt auch Eisen, wodurch die Absorption von Zink verringert wird und umgekehrt. Ein ähnlicher Antagonismus tritt auch zwischen Zink und Kupfer auf. Die Zinkkonzentration im Blutplasma bleibt relativ konstant, unabhängig von der oralen Einnahme von Zink mit Nahrungsmitteln oder Nahrungsergänzungsmitteln. Zellen in den Speicheldrüsen, in der Prostata, im Immunsystem und im Darm kommunizieren über Zink-Signale miteinander.

In einigen Mikroorganismen, im Darm und in der Leber kann Zink in Metallothioneinreserven gespeichert werden. Die Darmzelle MT ist in der Lage, die Aufnahme von Nahrungszink um 15-40% zu regulieren. Eine unzureichende oder übermäßige Zufuhr kann jedoch schädlich sein. In der Tat beeinträchtigt überschüssiges Zink aufgrund des Antagonismus-Prinzips die Absorption von Kupfer.

Der humane Dopamintransporter enthält eine hochaffine Bindungsstelle für extrazelluläres Zink, die, sobald sie gesättigt ist, die Wiederaufnahme von Dopamin hemmt und den Amphetamin-induzierten Dopamin-Ausfluss verstärkt - in vitro. Humane Serotonin- und Noradrenalintransporter enthalten keine Bindungsstellen für Zink.

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