Глутатион - Биология

разтворим във вода (100 g · l -1 при 20 ° C) [1] и диметилформамид [2]

5000 mg kg -1 (мишка, орално) [3]

Глутатион (GSH), също у-L-глутамил-L-цистеинилглицин, е трипептид, който се образува от трите аминокиселини глутаминова киселина, цистеин и глицин. Намира се във високи концентрации в почти всички клетки и е едно от най-важните антиоксидантни вещества в организма. В същото време е резерв за цистеин. Глутатионът не е истински трипептид, тъй като амидната връзка между глутаминовата киселина и цистеина се образува чрез у-карбоксилната група на глутаминовата киселина, а не чрез а-карбоксилната група, както в истинската пептидна връзка.

Актинобактериите произвеждат микотиол вместо глутатион.

биосинтеза

Глутатионът може да бъде синтезиран от организма от аминокиселините L-глутаминова киселина, L-цистеин и глицин в двустепенен процес.

С консумацията на АТФ у-глутамилцистеинът се образува от глутаминова киселина и цистеин. Образува се изопептидна връзка между у-карбокси групата на остатъка от глутаминова киселина и амино групата на остатъка от цистеин. Участващият ензим се нарича глутамат цистеин лигаза (GCL, също у-глутамилцистеин синтетаза).
С помощта на глутатион синтаза, глицинът се добавя към крайния въглероден атом, докато консумира АТФ.

Всички клетки в човешкото тяло имат способността да синтезират GSH. Биосинтезата на веществото в черния дроб е от съществено значение: Мишките с нарушено производство на глутатион в черния дроб умират в рамките на един месец от раждането. [4]

Повечето еукариоти са способни да синтезират GSH, но не Ентамеба и лямблии. Биосинтетичният път се среща при някои бактерии, като напр Б. цианобактерии и протеобактерии, но много други бактерии отсъстват. Сред археите само халобактериите могат сами да синтезират GSH.

функция

Цистеинов резерват

GSH е най-известен като основното вещество в редукционния пул. Постоянното снабдяване с цистеин е от съществено значение за синтеза на протеини, но цистеинът реагира и непрекъснато се губи необратимо в аеробна среда чрез окисляване до цистеин сулфинова и сулфонова киселина. По този начин GSH представлява също авариен резерв за аминокиселината цистеин.Той се използва и за синтез на таурин.

Човешката кръвна плазма съдържа около три грама цистеин под формата на GSH, което съответства на резерв за три дни. [5]

Редокс буфер

GSH може да помогне за защита на клетъчните макромолекули, като протеини и мембранни липиди, от „свободни радикали“ (реактивни кислородни видове, ROS). Глутатионът се окислява и се превръща от мономерната си форма GSH в димер GSSG.

ROS, които могат да възникнат в процеса на клетъчно дишане, представляват значителна опасност за множество клетъчни компоненти.Редуцираният глутатион (GSH) има свободна тиолова група и от своя страна може да прехвърля електрони в ROS и по този начин да ги направи безвредни. Две окислени глутатионни молекули се комбинират, образувайки глутатион дисулфид (GSSG), образувайки дисулфиден мост. Ензимът глутатион редуктаза може да се използва за получаване на два намалени GSH от един GSSG димер, докато консумира NADPH. Редокс потенциалът на GSH е -240 mV [6] и е намален на 90% поради активността на глутатион редуктазата.

Биотрансформация

GSH играе важна роля във фаза II на биотрансформацията на вредни вещества. Веществата, конюгирани с GSH, обикновено са по-разтворими във вода и могат да бъдат елиминирани чрез бъбреците. Глутатион-S-трансферазата, която е локализирана най-вече в цитозола, катализира реакцията на GSH с електрофилен въглерод. Халоген, сулфат, сулфонат, фосфат и нитро групи могат да бъдат заместени с глутатион. GSH може да се добави и към активирани двойни връзки и отворени реактивни епоксидни пръстени. Токсичният (отровен) ефект включва активиране на вицинални дихалоалкани с образуването на силно реактивен еписулфониев пръстен, както и медииран от β-лиаза трансфер на конюгатите на GSH в бъбреците към реактивни съединения.

Повече функции

При растенията, нематодите, водораслите и гъбите, глутатионът също така служи като субстрат за синтеза на фитохелатини, които подобно на металотиоините играят важна роля в свързването на тежки метали.

Глутатионът изпълнява друга задача в синтеза на някои левкотриени, например в синтеза на левкотриен С4. Левкотриен А4 се превръща в левкотриен С4 с помощта на глутатион-S-трансфераза.

история

Когато през 1921 г. Хопкинс описва цистеин-съдържащ пептид в дрожди и животински клетки и го нарича глутатион, първоначално се смята, че това е γ-глутамилцистеин. Само Харингтън и Мийд са успели да потвърдят по-късно приетата действителна структура чрез пълен синтез през 1935 г. [7] [8]

Хранителни добавки

Поради своите антиоксидантни свойства, глутатионът се продава като хранителна добавка. [9] Въпреки това, терапевтичната полза от диетичния глутатион не е доказана. Парентералното доставяне повишава нивото на GSH в клетките. [10] Потенциална полза за здравето от глутатиона, например като противораково средство [11] или като средство против стареене, все още не е научно доказана в клинични проучвания.

Производството на глутатион в черния дроб може да бъде стимулирано чрез прилагане на ацетилцистеин [12] (като донор на цистеин).

Като противоречиво "лекарство против рак" глутатион, получен в едно като смес с антоцианини под името Recancostat comp. продаде препарат на слава в средата на 90-те. [13]