Ciri -ciri Glutation, Struktur, Fungsi, Biosintesis

Dia Glutathion (Gsh) Ia adalah molekul tripeptida kecil (dengan hanya tiga sisa bukan protein) yang mengambil bahagian dalam banyak fenomena biologi seperti mekanik enzimatik, makromolekul biosintesis, metabolisme perantara, ketoksikan oksigen, pengangkutan intraselular, dan lain -lain.

Peptida kecil ini, yang terdapat pada haiwan, dalam tumbuh -tumbuhan dan dalam beberapa bakteria, dianggap sebagai "Penampan " Reductor oksida, kerana ia adalah salah satu sebatian berat molekul rendah utama yang mengandungi sulfur dan kekurangan ketoksikan yang berkaitan dengan sisa sistein.

Struktur Molekul Glutathione (Sumber: Claudio Pistilli [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)

Beberapa penyakit pada manusia telah dikaitkan dengan kekurangan enzim tertentu metabolisme glutation, dan ini disebabkan oleh pelbagai fungsi mereka dalam penyelenggaraan homeostasis badan.

Kekurangan zat makanan, tekanan oksidatif dan patologi lain yang dialami oleh manusia dapat dibuktikan sebagai penurunan drastik dalam glutation, jadi kadang -kadang merupakan petunjuk yang baik dari keadaan kesihatan sistem badan.

Bagi tumbuhan, dengan cara yang sama, glutathione adalah faktor yang sangat diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangannya, kerana ia juga memenuhi fungsi dalam pelbagai laluan biosintetik dan penting untuk detoksifikasi sel dan homeostasis dalaman, di mana ia bertindak sebagai antioksidan yang kuat.

[TOC]

Ciri -ciri

Kajian pertama yang dijalankan berhubung dengan lokasi subselular glutathione menunjukkan bahawa ia hadir dalam mitokondria. Seterusnya, ia juga diperhatikan di rantau ini bersamaan dengan matriks nuklear dan dalam peroksisom.

Pada masa ini diketahui bahawa petak di mana kepekatannya lebih banyak adalah dalam sitosol, kerana terdapat aktif yang dihasilkan dan diangkut ke petak sel lain seperti mitokondria.

Dalam sel -sel mamalia, kepekatan glutathione berada dalam julat milimol, manakala dalam plasma darah bentuknya yang dikurangkan (GSH) didapati dalam kepekatan mikromolar.

Kepekatan intraselular ini menyerupai kepekatan glukosa, kalium dan kolesterol, unsur -unsur yang sangat diperlukan untuk struktur selular dan metabolisme.

Beberapa organisma mempunyai molekul analog atau varian glutathione. Parasit protozoan yang mempengaruhi mamalia mempunyai bentuk yang dikenali sebagai "tripanotion" dan dalam beberapa bakteria sebatian ini digantikan oleh molekul sulfur lain seperti thiosulfate dan glutamilcysteine.

Spesies tumbuhan tertentu mempunyai, sebagai tambahan kepada glutathione, molekul homolog yang mempunyai sisa selain glisin pada akhir terminal C (homoglutasi), dan yang dicirikan dengan menyampaikan fungsi yang serupa dengan tripéptide yang dipersoalkan.

Walaupun kewujudan sebatian lain yang serupa dengan glutathione dalam organisma yang berbeza, ini adalah salah satu "thioles" yang berada dalam kepekatan yang lebih besar secara intraselular.

Hubungan yang tinggi yang biasanya wujud di antara bentuk yang dikurangkan (GSH) dan bentuk teroksida (GSSG) glutation adalah satu lagi ciri tersendiri molekul ini.

Struktur

Gutasi atau L-German-glutamil-cisteinyl-glycine, seperti namanya, terdiri daripada tiga sisa asid amino: L-glutamat, L-cysteine ​​dan glisin. Sisa-sisa sistein dan glisin mengikat antara satu sama lain melalui pautan peptida biasa, iaitu, antara kumpulan α-karboksil satu asid amino dan kumpulan α-amino yang lain.

Walau bagaimanapun, hubungan antara glutamat dan sistein tidak tipikal protein, kerana ia berlaku di antara bahagian γ-karboksil kumpulan R glutamat dan kumpulan α-amino cysteine, jadi pautan ini dipanggil γ pautan.

Molekul kecil ini mempunyai jisim molar lebih dari 300 g/mol dan kehadiran pautan γ nampaknya penting untuk imuniti peptida ini terhadap tindakan banyak enzim aminopeptidase.

Boleh melayani anda: perpaduan antara spesies

Fungsi

Seperti yang disebutkan, glutathione adalah protein yang mengambil bahagian dalam banyak proses selular haiwan, tumbuh -tumbuhan dan prokariot tertentu. Dalam pengertian ini, penyertaan umum anda dapat diserlahkan dalam:

-Sintesis protein dan proses degradasi

-Pembentukan prekursor ribonukleotida DNA

-Peraturan aktiviti beberapa enzim

-Perlindungan sel dengan kehadiran spesies oksigen reaktif (ROS) dan radikal bebas lain

-Transduksi isyarat

-Ekspresi genetik dan dalam

-Apoptosis sel yang diprogramkan atau kematian

Coenzyme

Ia juga telah ditentukan bahawa glutathione berfungsi sebagai koenzim dalam banyak reaksi enzimatik, dan sebahagian kepentingannya berkaitan dengan apa yang mempunyai keupayaan untuk mengangkut asid amino dalam bentuk asid amino γ-glutamil secara intraselular.

Glutati yang boleh meninggalkan sel (yang berbuat demikian dalam bentuk yang dikurangkan) mampu mengambil bahagian dalam tindak balas pengurangan oksida di sekitar membran plasma dan persekitaran sel sekitar, yang melindungi sel-sel kerosakan di hadapan pelbagai jenis agen pengoksidaan.

Penyimpanan Cysteine

Tripéptido ini juga berfungsi sebagai sumber penyimpanan sistein dan menyumbang kepada penyelenggaraan keadaan dikurangkan kumpulan sulfhydhyl protein di dalam kumpulan hemo kumpulan hemo protein yang mengandungi cofactor tersebut.

Lipatan protein

Apabila mengambil bahagian dalam lipatan protein, ia seolah -olah mempunyai fungsi penting sebagai ejen pengurangan jambatan disulfida yang telah dibentuk dengan tidak tepat dalam struktur protein, yang biasanya disebabkan oleh pendedahan kepada ejen pengoksidaan seperti oksigen, hidrogen peroksida, peroksinitrit dan beberapa superoksida dan beberapa superoksida dan beberapa superoksida dan beberapa superoksida.

Fungsi dalam erythrocytes

Dalam erythrocytes, glutathione yang dikurangkan (GSH) yang dihasilkan oleh enzim reduktase glutation peroksidase, yang menghasilkan air teroksida dan glutation (GSSG).

Penguraian hidrogen peroksida dan, oleh itu, pencegahan pengumpulannya dalam erythrocytes, memanjangkan masa hidup sel -sel ini, kerana ia mengelakkan kerosakan oksidatif yang boleh berlaku dalam membran sel dan yang dapat berakhir dengan hemolisis.

Metabolisme Xenobiotik

Glutathion juga merupakan protagonis penting dalam metabolisme xenobiotik, terima kasih kepada tindakan enzim glutathione S-transferaseful yang menghasilkan konjugasi glutathione yang kemudiannya boleh dimetabolisme secara intraselular.

Ia bijak.

Keadaan sel oksidatif

Sebagai glutation wujud dalam dua bentuk, dikurangkan dan satu teroksida, hubungan antara kedua -dua molekul menentukan keadaan sel redoks. Sekiranya nisbah GSH/GSSG lebih besar daripada 100, sel -sel dianggap sihat, tetapi jika hampir 1 atau 10, ia mungkin merupakan penunjuk bahawa sel -sel berada dalam keadaan tekanan oksidatif.

Biosintesis

Glutathy tripideide disintesis di dalam selular, kedua-dua tumbuhan dan haiwan, dengan tindakan dua enzim: (1) sintetik γ-glutamilcistine dan (2) glutathione synthetase (sintesis gsh), manakala degradasi atau "penguraian" bergantung kepada tindakan daripada enzim transpeptidase γ-glutamil.

Dalam organisma tumbuhan, setiap enzim dikodkan oleh satu gen dan kecacatan dalam mana -mana protein atau gen pengekodan mereka boleh menyebabkan keletihan dalam embrio.

Boleh melayani anda: Phylogeny

Di dalam manusia, seperti dalam mamalia lain, tapak sintesis utama dan eksport soalan glutathion.

Sintesis daripada Novo glutathione, penjanaan semula atau kitar semula mereka, memerlukan tenaga dari ATP berlaku.

Dikurangkan glutathione (GSH)

Glutathion yang dikurangkan berasal dari asid amino glisin, glutamat dan sistein, seperti yang telah disebutkan, dan sintesisnya bermula dengan pengaktifan (menggunakan ATP) kumpulan γ-karboksil glutamat (kumpulan R) untuk membentuk perantara acyl fosfat, yang diserang oleh kumpulan α-amino dari sistein.

Reaksi pemeluwapan pertama dua asid amino dipangkin oleh synthetase γ-glutamilcistein dan biasanya dipengaruhi oleh ketersediaan intraselular asid amino glutamat dan sistein.

Dipéptide yang dibentuk kemudiannya dipendekkan dengan molekul gliserin berkat tindakan sintetik GSH sintetase. Semasa tindak balas ini, pengaktifan ATP kumpulan α-karboksil sistein juga berlaku untuk membentuk acyl fosfat dan dengan itu memihak kepada tindak balas dengan residu gliserin.

Glutathione teroksida (GSSG)

Apabila glutathione yang dikurangkan mengambil bahagian dalam tindak balas pengurangan oksida, bentuk teroksida sebenarnya terdiri daripada dua molekul glutation yang dilampirkan antara satu sama lain melalui jambatan disulfur; Oleh sebab itu, bentuk berkarat disingkat dengan akronim "GSSG".

Pembentukan spesies glutation yang teroksida bergantung kepada enzim yang dikenali sebagai tetapi peroksidase atau gsh peroxidase, yang merupakan peroksidase yang mengandungi selenocysteine ​​(sisa sistein yang bukannya mempunyai atom sulfur mempunyai satu selenium) Letakkan aset.

Interversi antara bentuk yang teroksida dan dikurangkan diberikan terima kasih kepada penyertaan gssg reductase atau reductase glutathion.

Faedah pengambilan anda

Glutathion boleh diberikan lisan, topikal, intravena, intranasal atau nebulized, untuk meningkatkan kepekatan sistemik mereka pada pesakit yang mengalami tekanan oksidatif,.

Kanser

Siasatan yang dijalankan berkenaan dengan pentadbiran glutation lisan menunjukkan bahawa pengambilannya dapat mengurangkan risiko keadaan kanser mulut dan yang ditadbir bersama dengan kemoterapi oksidatif, mengurangkan kesan negatif terapi pada pesakit kanser.

HIV

Umumnya, pesakit yang dijangkiti virus immunodeficiency yang diperolehi (HIV) mempunyai kekurangan glutation intraselular baik dalam sel darah merah dan sel T dan monosit, yang keadaannya berfungsi dengan betul.

Dalam kajian yang dijalankan oleh Morris dan kolaborator, ditunjukkan bahawa bekalan glutation kepada makrofag dari pesakit positif HIV sangat meningkatkan fungsi sel -sel ini, terutama dalam menghadapi jangkitan dengan patogen oportunis seperti M. Tuberkulosis.

Aktiviti otot

Kajian -kajian lain berkaitan dengan peningkatan aktiviti kontraksi otot, pertahanan antioksidatif dan kerosakan oksidatif yang disebabkan sebagai tindak balas terhadap lesi iskemia/reperfusi selepas pentadbiran lisan GSH semasa latihan rintangan fizikal.

Patologi hati

Telah dipertimbangkan, sebaliknya, pengambilan intravena atau pentadbirannya mempunyai fungsi dalam pencegahan kemajuan beberapa jenis kanser dan pengurangan kerosakan sel yang berlaku akibat patologi hati tertentu.

Boleh melayani anda: Asid lemak penting: fungsi, kepentingan, nomenclature, contoh

Antioksidan

Walaupun tidak semua kajian yang dilaporkan telah dijalankan pada pesakit manusia, tetapi biasanya ini adalah ujian dalam model haiwan (umumnya murine), hasil yang diperolehi dalam beberapa ujian klinikal menegaskan keberkesanan glutation eksogen sebagai antioksidan.

Atas sebab ini, ia digunakan untuk rawatan katarak dan glaukoma, sebagai produk "anti-penuaan", untuk rawatan hepatitis, banyak penyakit jantung, kehilangan ingatan dan pengukuhan sistem imun, dan untuk pembersihan selepas itu Keracunan dengan logam dan ubat berat.

"Penyerapan"

Glutathión ditadbir secara eksogen tidak boleh memasuki sel -sel kecuali ia dihidrolisiskan ke asid amino konstituen mereka. Oleh itu, kesan langsung pentadbiran (lisan atau intravena) sebatian ini adalah peningkatan kepekatan intrasel GSH berkat sumbangan asid amino yang diperlukan untuk sintesis mereka, yang dapat diangkut dengan berkesan ke sitosol.

Kesan sampingan

Walaupun dianggap bahawa pengambilan glutathione adalah "selamat" atau tidak berbahaya, tidak cukup kajian terhadap kesan sampingan mereka telah dijalankan.

Walau bagaimanapun, dari beberapa kajian yang dilaporkan, diketahui bahawa ia boleh memberi kesan negatif yang disebabkan oleh interaksi dengan ubat -ubatan lain dan yang boleh membahayakan kesihatan dalam pelbagai konteks fisiologi.

Sekiranya ia diambil dalam jangka panjang, nampaknya tahap zink bertindak dalam penurunan yang berlebihan.

Rujukan

1. Allen, j., & Bradley, r. (2011). Kesan glutati lisan. Jurnal Perubatan Alternatif dan Pelengkap, 17(9), 827-833.
2. Conklin, k. Ke. (2009). Antioksidan pemakanan semasa kemoterapi kanser: kesan terhadap keberkesanan kemoterapi dan perkembangan kesan sampingan. Pemakanan dan kanser, 37(1), 1-18.
3. Meister, a. (1988). Metabolisme glutathione dan pengubahsuaian selektifnya. Jurnal Kimia Biologi, 263(33), 17205-17208.
4. Meister, a., & Anderson, m. Dan. (1983). Glutathione. Ann. Rev Biochem., 52, 711-760.
5. Morris, d., Perang, c., Khurasany, m., Guilford, f., & Saviola, b. (2013). Glutathiona Penambahbaikan fungsi makrofag dalam HIV. Jurnal Penyelidikan Interferon & Cytokine, sebelas.
6. Murray, r., Bender, d., Botham, k., Kennelly, ms., Rodwell, v., & Weil, p. (2009). Biokimia Illustrated Harper (Edisi ke -28.). McGraw-Hill Medical.
7. Nelson, d. L., & Cox, m. M. (2009). Prinsip Biokimia Lehninger. Edisi Omega (Edisi ke -5.). https: // doi.org/10.1007/S13398-014-0173-7.2
8. NOCOR, g., Mhamdi, a., Chaouch, s., Han, dan. Yo., Neukermans, j., Marquez-Garcia, b.,... Foyer, c. H. (2012). Glutathione dalam Tumbuhan: Gambaran Keseluruhan Bersepadu. Loji, Sel & Alam Sekitar, 35, 454-484.
9. Pizzorno, j. (2014). Glutathione! Perubatan Penyiasatan, 13(1), 8-12.
10. Qanungo, s., Starke, d. W., Pai, h. V, myyal, j. J., & Nieminen, ke. (2007). Glutathion. Jurnal Kimia Biologi, 282(25), 18427-18436.
11. Ramires, ms. R., & Ji, l. L. (2001). Suplemen dan Latihan Glutathiona meningkatkan rintangan miokardium terhadap iskemia-reperfusi di vivo. Ann. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 281, 679-688.
12. Sies, h. (2000). Glutathione dan peranannya dalam fungsi selular. Biologi & Perubatan Radikal Percuma R, 27(99), 916-921.
13. Wu, g., Fang, dan., Yang, s., Lupton, j. R., & Turner, n. D. (2004). Metabolisme glutathione dan implikasinya untuk kesihatan. Persatuan Sains Pemakanan Amerika, 489-492.