L-SÉRINE

La L-sérine est un acide aminé polaire non essentiel qui joue un rôle essentiel dans le métabolisme, la synthèse des biomolécules et la signalisation cellulaire.
Classé comme acide aminé protéinogène, il fait partie des 20 acides aminés standards incorporés dans les protéines lors de la traduction.
Bien que non essentiel chez l'adulte, il est considéré comme conditionnellement essentiel dans certaines conditions pathologiques ou développementales, telles que les troubles neurologiques ou les déficiences métaboliques.
Numéro CAS : 56-45-1
Formule moléculaire : C₃H₇NO₃
Poids moléculaire : 105,09 g/mol

Synonymes:
Acide (S)-2-amino-3-hydroxypropanoïque, sérine (forme L), acide L-2-amino-3-hydroxypropionique, acide L-α-amino-β-hydroxypropionique, Ser

Contexte historique et découverte

La sérine a été isolée pour la première fois en 1865 à partir d'une protéine de soie (séricine), ce qui a inspiré son nom.
Sa stéréochimie et sa structure ont été élucidées au début du XXe siècle et il a été reconnu comme un acide aminé important en enzymologie, en particulier dans les sites actifs des protéases à sérine (trypsine, chymotrypsine, élastase).

Propriétés chimiques et physiques
Formule chimique : C₃H₇NO₃
Poids moléculaire : 105,09 g/mol
Aspect : Solide cristallin blanc
Point de fusion : 222–228 °C (se décompose)
Solubilité : Très soluble dans l'eau, peu soluble dans l'alcool
Point isoélectrique (pI) : ~5,68
Valeurs pKa :
pKa1 (groupe carboxyle) : ~2,2
pKa2 (groupe amino) : ~9,2
pKa3 (groupe hydroxyle) : ~13,0
La chaîne latérale hydroxyle offre un potentiel de liaison hydrogène, contribuant à la stabilisation structurelle des protéines et à la catalyse enzymatique.

Biosynthèse de la L-sérine
Voie glycolytique (voie phosphorylée)
La voie principale dérive la L-sérine de l'intermédiaire glycolytique 3-phosphoglycérate via trois étapes enzymatiques :

3-phosphoglycérate déshydrogénase (PHGDH)
Phosphosérine aminotransférase (PSAT1)
Phosphosérine phosphatase (PSPH)

Voie non phosphorylée

Des voies alternatives impliquent la transamination de l'hydroxypyruvate ou l'activité de la sérine hydroxyméthyltransférase.

De la glycine et de la thréonine

La sérine peut être synthétisée à partir de la glycine via la sérine hydroxyméthyltransférase (SHMT), qui la lie directement au métabolisme à un carbone, essentiel à la biosynthèse des nucléotides.

Catabolisme et destin métabolique
Conversion en glycine : via SHMT avec tétrahydrofolate (THF).
Métabolisme à un seul carbone : fournit des groupes méthyle pour les purines, la thymidine et la méthionine.
Biosynthèse des sphingolipides : la sérine se combine avec le palmitoyl-CoA pour former la 3-cétosphinganine, un précurseur des sphingolipides.

Rôle dans la structure et la fonction des protéines
Constitue environ 6 % des acides aminés dans les protéines.
Le groupe hydroxyle permet la liaison hydrogène et stabilise les structures tertiaires.
Site de glycosylation et de phosphorylation O-liée, essentiel dans les voies de signalisation.
Résidu de site actif dans les sérine protéases et les sérine hydrolases.
Fonctions biologiques
Précurseur de la glycine, de la cystéine, des sphingolipides, de la phosphatidylsérine.
Impliqué dans le développement du SNC, la croissance neuronale et la D-sérine (co-agoniste du récepteur NMDA).
Améliore le système immunitaire via la biosynthèse des nucléotides et des protéines.
Participe à la régulation métabolique et à la signalisation cellulaire.

Production industrielle de L-sérine
La fermentation avec des E. coli modifiés est la méthode la plus courante.
La surexpression de PHGDH, PSAT1, PSPH améliore les rendements.
Synthèse enzymatique via l'hydroxypyruvate réductase.
La synthèse chimique est moins favorisée en raison de problèmes de stéréosélectivité.

Détermination analytique
HPLC avec dérivatisation pré-colonne (OPA, FMOC).
LC-MS/MS pour une quantification précise dans les fluides biologiques.
Spectroscopie RMN pour les études de flux métaboliques.
Dosages enzymatiques utilisant la sérine déshydratase.

Aspects nutritionnels
Sources riches : protéines de soja, œufs, poisson, noix, légumineuses.
Essentialité conditionnelle chez les nourrissons et les patients présentant des troubles métaboliques.
Incorporé dans les formules de nutrition médicale pour le soutien cognitif et immunitaire.

Importance clinique et applications médicales
Les troubles dus à une carence en sérine provoquent une microcéphalie, des convulsions et un retard psychomoteur.
La supplémentation peut être bénéfique pour la SLA, la maladie d’Alzheimer, la schizophrénie et l’épilepsie.
Étudié dans les thérapies neuroprotectrices.

Rôle dans la biologie du cancer
Les cellules cancéreuses régulent à la hausse la biosynthèse de la sérine (amplification de la PHGDH).

La sérine contribue à la synthèse des nucléotides et à l'équilibre redox.
Cibler le métabolisme de la sérine est une stratégie thérapeutique en oncologie.

Applications de la biotechnologie
Utilisé dans les milieux de fermentation comme source d'azote et de carbone.
Précurseur dans la production de polymères biodégradables.
Matière première pour intermédiaires pharmaceutiques.

INFORMATIONS DE SÉCURITÉ CONCERNANT LA L-SÉRINE

 
Mesures de premiers secours :
Description des mesures de premiers secours :
Conseils généraux :
Consultez un médecin.
Montrez cette fiche de données de sécurité au médecin traitant.
Sortez de la zone dangereuse :
 
En cas d'inhalation :
En cas d'inhalation, déplacer la personne à l'air frais.
En cas d'arrêt respiratoire, pratiquer la respiration artificielle.
Consultez un médecin.
En cas de contact avec la peau :
Retirez immédiatement les vêtements et les chaussures contaminés.
Laver avec du savon et beaucoup d'eau.
Consultez un médecin.
 
En cas de contact avec les yeux :
Rincer abondamment à l'eau pendant au moins 15 minutes et consulter un médecin.
Continuer à rincer les yeux pendant le transport vers l’hôpital.
 
En cas d'ingestion :
NE PAS faire vomir.
Ne jamais rien donner par voie orale à une personne inconsciente.
Rincer la bouche avec de l'eau.
Consultez un médecin.
 
Mesures de lutte contre l'incendie :
Moyens d'extinction :
Moyens d’extinction appropriés :
Utiliser de l’eau pulvérisée, de la mousse résistante à l’alcool, un produit chimique sec ou du dioxyde de carbone.
Dangers particuliers résultant de la substance ou du mélange
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), gaz chlorhydrique
 
Conseils aux pompiers :
Portez un appareil respiratoire autonome pour lutter contre l'incendie si nécessaire.
Mesures en cas de déversement accidentel :
Précautions individuelles, équipement de protection et procédures d'urgence
Utiliser un équipement de protection individuelle.
 
Évitez de respirer les vapeurs, les brouillards ou les gaz.
Évacuer le personnel vers des zones sûres.
 
Précautions environnementales :
Empêcher toute fuite ou tout déversement supplémentaire si cela peut être fait en toute sécurité.
Ne pas laisser le produit pénétrer dans les égouts.
Le rejet dans l’environnement doit être évité.
 
Méthodes et matériaux de confinement et de nettoyage :
Absorber avec un matériau absorbant inerte et éliminer comme déchet dangereux.
Conserver dans des récipients appropriés et fermés pour l'élimination.
 
Manipulation et stockage :
Précautions pour une manipulation sans danger :
Éviter l’inhalation de vapeurs ou de brouillards.
 
Conditions de stockage sûr, y compris d’éventuelles incompatibilités :
Conserver le récipient bien fermé dans un endroit sec et bien aéré.
Les récipients ouverts doivent être soigneusement refermés et maintenus en position verticale pour éviter les fuites.
Classe de stockage (TRGS 510) : 8A : matières dangereuses combustibles et corrosives
 
Contrôles de l'exposition/protection individuelle :
Paramètres de contrôle :
Composants avec paramètres de contrôle du lieu de travail
Ne contient aucune substance présentant des valeurs limites d’exposition professionnelle.
Contrôles d'exposition :
Contrôles techniques appropriés :
Manipuler conformément aux bonnes pratiques d’hygiène industrielle et de sécurité.
Lavez-vous les mains avant les pauses et à la fin de la journée de travail.
 
Équipement de protection individuelle :
Protection des yeux/du visage :
Lunettes de sécurité bien ajustées.
Écran facial (8 pouces minimum).
Utilisez un équipement de protection oculaire testé et approuvé selon les normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou EN 166 (UE).
 
Protection de la peau :
Manipuler avec des gants.
Les gants doivent être inspectés avant utilisation.
Utiliser des gants appropriés
technique de retrait (sans toucher la surface extérieure du gant) pour éviter tout contact cutané avec ce produit.
Jetez les gants contaminés après utilisation conformément aux lois en vigueur et aux bonnes pratiques de laboratoire.
Se laver et se sécher les mains.
 
Contact complet :
Matériau : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, taille M)
Contact par éclaboussures
Matériau : caoutchouc nitrile
Épaisseur minimale de la couche : 0,11 mm
Temps de percée : 480 min
Matériau testé : Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, taille M)
Cela ne doit pas être interprété comme une approbation pour un scénario d’utilisation spécifique.
 
Protection du corps :
Combinaison complète de protection contre les produits chimiques. Le type d'équipement de protection doit être sélectionné en fonction de la concentration et de la quantité de la substance dangereuse sur le lieu de travail spécifique.
Protection respiratoire :
Lorsque l'évaluation des risques montre que les respirateurs à épuration d'air sont appropriés, utilisez un respirateur complet avec des cartouches respiratoires combinées polyvalentes (US) ou de type ABEK (EN 14387) comme solution de secours aux contrôles techniques.
 
Si le respirateur est le seul moyen de protection, utilisez un respirateur à adduction d’air complet.
Utilisez des respirateurs et des composants testés et approuvés conformément aux normes gouvernementales appropriées telles que NIOSH (États-Unis) ou CEN (UE).
Contrôle de l'exposition environnementale
Empêcher toute fuite ou tout déversement supplémentaire si cela peut être fait en toute sécurité.
Ne pas laisser le produit pénétrer dans les égouts.
Le rejet dans l’environnement doit être évité.
 
Stabilité et réactivité :
Stabilité chimique :
Stable dans les conditions de stockage recommandées.
Matériaux incompatibles :
Agents oxydants forts :
Produits de décomposition dangereux :
Des produits de décomposition dangereux se forment en cas d'incendie.
Oxydes de carbone, oxydes d'azote (NOx), gaz chlorhydrique.
 
Considérations relatives à l’élimination :
Méthodes de traitement des déchets :
Produit:
Proposez les solutions excédentaires et non recyclables à une entreprise d’élimination agréée.
Contactez un service professionnel agréé d’élimination des déchets pour éliminer ce matériau.
Emballage contaminé :
Éliminer comme produit non utilisé