GLUTATIONAS: SAVYBĖS, STRUKTŪRA, FUNKCIJOS, BIOSINTEZĖ - BIOLOGIJA - 2025

Glutationo ( GSH ) yra tripeptidas maža molekulė, (tik su trijų aminorūgščių liekanos) nonprotein dalyvauja daugelyje biologinių reiškinių, tokių kaip fermentinių mechanikos, biosintezės makromolekulių, tarpiniame metabolizme, deguonies toksiškumo, viduląstelinio transporto priemonių ir tt

Šis mažas peptidas, esantis gyvūnuose, augaluose ir kai kuriose bakterijose, laikomas oksidą mažinančiu „buferiu“, nes jis yra vienas iš pagrindinių mažos molekulinės masės junginių, kuriame yra sieros ir kuriam nėra toksiškumo, susijusio su cisteino liekanos.

Glutationo molekulinė struktūra (Šaltinis: Claudio Pistilli per „Wikimedia Commons“)

Kai kurios žmonių ligos buvo susijusios su specifinių glutationo metabolizmo fermentų trūkumu, ir tai yra dėl daugybės jo funkcijų palaikant kūno homeostazę.

Nepakankama mityba, oksidacinis stresas ir kitos patologijos, kurias patiria žmonės, gali būti parodytos kaip drastiškas glutationo sumažėjimas, todėl kartais tai yra geras kūno sistemų sveikatos būklės rodiklis.

Augalams tokiu pat būdu glutationas yra svarbus jų augimo ir vystymosi veiksnys, nes jis taip pat atlieka funkcijas keliuose biosintetiniuose keliuose ir yra būtinas ląstelių detoksikacijai ir vidinei homeostazei, kur jis veikia kaip galingas antioksidantas.

charakteristikos

Pirmieji tyrimai, atlikti atsižvelgiant į gliutationo tarpląstelinę vietą, parodė, kad jo yra mitochondrijose. Vėliau jis taip pat buvo pastebėtas branduolinę matricą atitinkančiame regione ir peroksisomose.

Šiuo metu žinoma, kad skyrius, kuriame jo koncentracija yra pati gausiausia, yra citozolyje, nes ten jis aktyviai gaminamas ir pernešamas į kitus ląstelių skyrius, tokius kaip mitochondrijos.

Žinduolių ląstelėse glutationo koncentracija yra milimolių diapazone, tuo tarpu kraujo plazmoje jo sumažinta forma (GSH) randama mikromolių koncentracijose.

Ši tarpląstelinė koncentracija labai primena gliukozės, kalio ir cholesterolio, būtinų ląstelių struktūrai, funkcijai ir metabolizmui, koncentraciją.

Kai kurie organizmai turi glutationo analogų arba variantų molekules. Žinduolius veikiantys pirmuonių parazitai turi formą, vadinamą „trippanotionu“, o kai kuriose bakterijose šis junginys yra pakeistas kitomis sieros molekulėmis, tokiomis kaip tiosulfatas ir glutamilcisteinas.

Kai kurios augalų rūšys, be glutationo, turi ir homologinių molekulių, turinčių kitokių liekanų nei glicinas C-galo gale (homoglutationas) ir kurioms būdingos funkcijos, panašios į nagrinėjamo tripeptido funkcijas.

Nepaisant kitų junginių, panašių į glutationą, egzistavimo skirtinguose organizmuose, tai yra vienas iš „tiolių“, kurių tarpląstelinė ląstelė yra didžiausia.

Aukštas santykis, kuris paprastai egzistuoja tarp redukuotos formos (GSH) ir oksiduotos formos (GSSG) glutationo, yra dar vienas šios molekulės bruožas.

Struktūra

Glutationas arba L-γ-glutamil-L-cisteinilglicinas, kaip rodo jo pavadinimas, yra sudarytas iš trijų aminorūgščių liekanų: L-glutamato, L-cisteino ir glicino. Cisteino ir glicino liekanos yra sujungtos tarpusavyje per bendrus peptidinius ryšius, tai yra tarp vienos aminorūgšties α-karboksilo grupės ir kitos α-amino grupės.

Tačiau ryšys, atsirandantis tarp glutamato ir cisteino, nėra būdingas baltymams, nes jis vyksta tarp R grupės glutamato-karboksilo dalies ir cisteino α-amino grupės, taigi šis ryšys yra jis vadinamas γ jungtimi.

Šios mažos molekulės molinė masė yra šiek tiek didesnė nei 300 g / mol, o γ jungtis yra esminė šio peptido imunitetui prieš daugelio aminopeptidazės fermentų poveikį.

funkcijos

Kaip minėta, glutationas yra baltymas, dalyvaujantis daugybėje ląstelių procesų gyvūnuose, augaluose ir tam tikruose prokariotuose. Šia prasme jos bendras dalyvavimas:

- Baltymų sintezės ir skaidymo procesai

- DNR ribonukleotidų pirmtakų formavimas

-Kai kurių fermentų aktyvumo reguliavimas

- Ląstelių apsauga esant reaktyviosioms deguonies rūšims (ROS) ir kitiems laisviesiems radikalams

-Signalo perdavimas

-Genetinė išraiška ir in

-Aptozė arba užprogramuota ląstelių mirtis

Koenzimas

Taip pat nustatyta, kad glutationas veikia kaip koenzimas daugelyje fermentinių reakcijų ir kad jo svarbos dalis yra susijusi su jo gebėjimu pernešti aminorūgštis γ-glutamilo aminorūgščių pavidalu į ląstelę.

Gliutationas, galintis palikti ląstelę (kurią ji daro savo sumažinta forma), yra pajėgus dalyvauti oksidacijos-redukcijos reakcijose, esančiose šalia plazmos membranos ir supančios ląstelės aplinkos, o tai apsaugo ląsteles nuo pažeidimų nuo skirtingos klasės oksidatoriai.

Cisteino saugykla

Šis tripeptidas taip pat veikia kaip cisteino kaupimo šaltinis ir prisideda prie sumažintos baltymų sulfhidrilo grupių būklės palaikymo ląstelės viduje ir geležies baltymų, turinčių minėtą kofaktorių, hemo grupės būklės.

Baltymų lankstymas

Dalyvaujant baltymų sulankstyme, atrodo, kad ji atlieka svarbią funkciją kaip redukuojanti priemonė disulfidiniams tiltams, kurie netinkamai suformuoti baltymų struktūrose, dažniausiai dėl oksiduojančių medžiagų, tokių kaip deguonis, vandenilio peroksidas, peroksinitritas ir kai kurie superoksidai.

Eritrocitų funkcija

Eritrocituose redukuotas glutationas (GSH), kurį gamina fermentas glutationo reduktazė, kuris naudoja pentozės fosfato keliu gaminamą NADPH, prisideda prie vandenilio peroksido pašalinimo per reakciją, kurią katalizuoja kitas fermentas: glutationas. peroksidazės, iš kurios gaminamas vanduo ir oksiduotas glutationas (GSSG).

Vandenilio peroksido skilimas ir todėl jo kaupimosi eritrocituose prevencija prailgina šių ląstelių gyvenimo trukmę, nes išvengiama oksidacinių pažeidimų, kurie gali atsirasti ląstelės membranoje ir kurie gali baigtis hemolize.

Ksenobiotikų metabolizmas

Glutationas taip pat yra svarbus ksenobiotinių medžiagų apykaitos veikėjas, nes veikia glutationo S-transferazės fermentai, sukuriantys glutationo konjugatus, kurie vėliau gali būti metabolizuojami ląstelių viduje.

Protinga atsiminti, kad terminas „ksenobiotikas“ vartojamas norint apibūdinti vaistus, aplinkos teršalus ir cheminius kancerogenus, su kuriais susiduria organizmas.

Ląstelių oksidacinė būsena

Kadangi glutationas yra dviejų formų - redukuotas ir oksiduotas -, santykis tarp dviejų molekulių lemia ląstelių redoksinę būseną. Jei GSH / GSSG santykis yra didesnis nei 100, ląstelės laikomos sveikomis, tačiau jei jos yra artimos 1 arba 10, tai gali būti rodiklis, kad ląstelės yra oksidacinio streso būsenoje.

Biosintezė

Glutationo tripeptidas yra sintetinamas ląstelės viduje tiek augaluose, tiek gyvūnuose, veikiant dviem fermentams: (1) γ-glutamilcisteino sintetazei ir (2) glutationo sintetazei (GSH sintetazei), tuo tarpu jo skaidymosi arba „ skilimas “priklauso nuo fermento γ-glutamiltranspeptidazės veikimo.

Augalų organizmuose kiekvieną fermentą užkoduoja vienas genas ir bet kurio baltymo ar juos koduojančių genų trūkumai gali sukelti embrionų mirtingumą.

Žmonėms, kaip ir kitiems žinduoliams, pagrindinė glutationo sintezės ir eksporto vieta yra kepenys, ypač kepenų ląstelėse (hepatocituose), apimančiose veninius kanalus, pernešančius kraują ir kitas medžiagas į organą ir iš jo. klausimas.

Glutationo sintezei de novo, jos regeneracijai ar perdirbimui reikalinga ATP energija.

Sumažintas gliutationas (GSH)

Sumažintas glutationas yra gaunamas iš aminorūgščių glicino, glutamato ir cisteino, kaip jau buvo minėta, ir jo sintezė prasideda aktyvavus (naudojant ATP) glutamato (R grupės) γ-karboksilo grupę, kad susidarytų tarpinis acilfosfatas, kuris jį puola cisteino α-amino grupė.

Šią pirmąją dviejų aminorūgščių kondensacijos reakciją katalizuoja γ-glutamilcisteino sintetazė, ir paprastai tam įtakos turi aminorūgščių glutamato ir cisteino prieinamumas ląstelėse.

Taip suformuotas dipeptidas kondensuojamas su glicino molekule, veikiant GSH sintetazei. Šios reakcijos metu taip pat vyksta cisteino α-karboksilo grupės aktyvacija ATP, kad susidarytų acilfosfatas ir tokiu būdu būtų palankiai reaguojama su glicino liekana.

Oksiduotas glutationas (GSSG)

Kai redukuotas glutationas dalyvauja oksidacijos-redukcijos reakcijose, oksiduotą formą iš tikrųjų sudaro dvi glutationo molekulės, sujungtos tarpusavyje per disulfido tiltus; būtent dėl ​​šios priežasties oksiduota forma sutrumpinta santrumpa „GSSG“.

Oksiduotų glutationo rūšių susidarymas priklauso nuo fermento, žinomo kaip glutationo peroksidazė arba GSH peroksidazė, tai yra peroksidazė, kurioje yra selenocisteinas (cisteino liekana, kuri vietoj sieros atomo turi seleno atomą). aktyvus.

Oksiduotos ir redukuotos formos tarpusavio virsmas įvyksta dėl to, kad dalyvauja GSSG reduktazė arba glutationo reduktazė, kuri naudoja NAPDH, kad katalizuotų GSSG redukciją esant deguoniui, kartu formuodama vandenilio peroksidą.

Jo vartojimo pranašumai

Glutationą galima vartoti per burną, vietiškai, į veną, į nosį arba purkšti, kad padidėtų jo sisteminė koncentracija, pvz., Pacientams, kenčiantiems nuo oksidacinio streso.

Vėžys

Išgerto glutationo vartojimo tyrimai rodo, kad vartojant glutationą, gali sumažėti burnos vėžio rizika, o vartojant kartu su oksidaciniais chemoterapiniais vaistais, tai sumažina neigiamą terapijos poveikį vėžiu sergantiems pacientams.

ŽIV

Paprastai pacientai, užsikrėtę įgytu imunodeficito virusu (ŽIV), turi tarpląstelinį gliutationo trūkumą tiek raudonųjų kraujo kūnelių, tiek T ląstelių, tiek monocitų, ir tai lemia jų teisingą veikimą.

Tyrime, kurį atliko Morris ir kt., Buvo parodyta, kad gliutationo tiekimas makrofagams iš ŽIV teigiamų pacientų žymiai pagerino šių ląstelių funkciją, ypač nuo infekcijų, susijusių su oportunistiniais patogenais, tokiais kaip M. tuberculosis.

Raumenų veikla

Kiti tyrimai yra susiję su raumenų sutraukiamojo aktyvumo pagerėjimu, antioksidantų gynyba ir oksidacine žala, padaryta reaguojant į išemijos / reperfuzijos sužalojimus, išgėrus GSH per fizinio atsparumo treniruotes.

Kepenų patologijos

Savo ruožtu buvo manoma, kad jo nurijimas ar suleidimas į veną atlieka kai kurių rūšių vėžio progresavimo prevenciją ir ląstelių pažeidimo, atsirandančio dėl tam tikrų kepenų patologijų, mažinimą.

Antioksidantas

Nepaisant to, kad ne visi pranešti tyrimai atlikti su pacientais žmonėmis, o dažniausiai bandymai su gyvūnų modeliais (paprastai su pelėmis), kai kurių klinikinių tyrimų metu gauti rezultatai patvirtina egzogeninio glutationo, kaip antioksidanto, veiksmingumą.

Dėl šios priežasties jis naudojamas kataraktos ir glaukomos gydymui, kaip „anti-senėjimo“ produktas, skirtas gydyti hepatitą, daugelį širdies ligų, atminties praradimą, stiprinti imuninę sistemą, taip pat valymas apsinuodijus sunkiaisiais metalais ir narkotikais.

"Absorbcija"

Išoriškai vartojamas glutationas negali patekti į ląsteles, jei jis nėra hidrolizuotas iki jo sudedamųjų aminorūgščių. Todėl tiesioginis šio junginio vartojimo (peroralinis ar intraveninis) poveikis yra tarpląstelinės GSH koncentracijos padidėjimas dėl jo sintezei reikalingų aminorūgščių, kurias galima veiksmingai pernešti į citozolį, indėlio.

Šalutiniai poveikiai

Nors glutationo vartojimas laikomas „saugiu“ ar nekenksmingu, nebuvo atlikta pakankamai tyrimų apie jo šalutinį poveikį.

Tačiau iš nedaugelio praneštų tyrimų žinoma, kad jis gali turėti neigiamą poveikį, atsirandantį dėl sąveikos su kitais vaistais, ir kuris gali būti kenksmingas sveikatai įvairiose fiziologinėse situacijose.

Ilgai vartojant, atrodo, kad jie pernelyg sumažina cinko kiekį, be to, įkvėpus jis gali sukelti sunkius astmos priepuolius astma sergantiems pacientams.

Nuorodos

1. Allen, J., ir Bradley, R. (2011). Geriamojo glutationo papildymo poveikis sisteminiams oksidacinio streso biologiniams žymekliams savanoriams. Alternatyviosios ir papildomos medicinos žurnalas, 17 (9), 827–833.
2. Conklin, KA (2009). Dietiniai antioksidantai vėžio chemoterapijos metu: poveikis chemoterapiniam efektyvumui ir šalutinio poveikio išsivystymas. Mityba ir vėžys, 37 (1), 1–18.
3. Meister, A. (1988). Glutationo metabolizmas ir jo selektyvusis modifikavimas. Žurnalas apie biologinę chemiją, 263 (33), 17205–17208.
4. Meister, A., ir Anderson, ME (1983). Glutationas. Ann. Biochem. , 52, 711-760.
5. Morris, D., Guerra, C., Khurasany, M., Guilford, F., & Saviola, B. (2013). Gliutationo papildas pagerina ŽIV makrofagų funkcijas. Interferono ir citokinų tyrimų žurnalas, 11.
6. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperio iliustruota biochemija (28-asis leidimas). „McGraw-Hill Medical“.
7. Nelsonas, D. L. ir Coxas, MM (2009). Lehningerio biochemijos principai. „Omega“ leidimai (5-asis leidimas). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
8. Noctor, G., Mhamdi, A., Chaouch, S., Han, YI, Neukermans, J., Marquez-garcia, B.,… Foyer, CH (2012). Glutationas augaluose: integruota apžvalga. Augalai, ląstelės ir aplinka, 35, 454–484.
9. Pizzorno, J. (2014). Glutationas! Tiriamoji medicina, 13 (1), 8–12.
10. Qanungo, S., Starke, DW, Pai, H. V, Mieyal, JJ, & Nieminen, A. (2007). Glutationo papildas sustiprina hipoksinę apoptozę p65-NFkB S-gliutationilinimo būdu. Žurnalas apie biologinę chemiją, 282 (25), 18427–18436.
11. Ramires, PR, & Ji, LL (2001). Glutationo papildai ir treniruotės padidina miokardo atsparumą išemijai-reperfuzijai in vivo. Ann. J. Physiol. Širdies ratas Fiziolis. , 281, 679-688.
12. Sies, H. (2000). Glutationas ir jo vaidmuo ląstelių funkcijose. Nemokama radikali biologija ir medicina, R, 27 (99), 916–921.
13. Wu, G., Fang, Y., Yang, S., Lupton, JR, & Turner, ND (2004). Glutationo metabolizmas ir jo reikšmė sveikatai. Amerikos mitybos mokslų draugija, 489–492.