GLUTATION: TULAJDONSÁGOK, SZERKEZET, FUNKCIÓK, BIOSZINTÉZIS - BIOLÓGIA - 2026

A glutation (GSH) egy tripeptidű kis molekula (csak három aminosavmaradékkal), nem fehérje, amely számos biológiai jelenségben részt vesz, például enzimatikus mechanikában, bioszintézisű makromolekulákban, közbenső metabolizmusban, oxigéntoxicitásban, sejten belüli transzportban stb.

Ez az állatokban, növényekben és néhány baktériumban található kicsi peptid oxid redukáló puffernek tekinthető, mivel ez az egyik fő alacsony molekulatömegű vegyület, amely ként tartalmaz és hiányzik a cisztein maradékok.

Glutation molekuláris szerkezete (Forrás: Claudio Pistilli a Wikimedia Commons segítségével)

Egyes emberi betegségeket a glutation metabolizmusának bizonyos enzimeinek hiányával társították, és ennek oka a test homeosztázisának fenntartásában játszott többfunkció.

Az alultápláltság, az oxidatív stressz és más, az emberek által elszenvedett kóros állapotok a glutation drasztikus csökkenéseként mutathatók ki, ezért néha jó mutatója a testrendszerek egészségi állapotának.

A növények számára ugyanúgy a glutation is nélkülözhetetlen tényező növekedésükben és fejlődésükben, mivel több bioszintézis útvonalat is ellát, és elengedhetetlen a sejtek méregtelenítéséhez és a belső homeosztázishoz, ahol erőteljes antioxidánsként működik.

jellemzők

A glutation szubcelluláris helyzetével kapcsolatban elvégzett első tanulmányok kimutatták, hogy ez jelen van a mitokondriumokban. Később a nukleáris mátrixnak megfelelő régióban és a peroxiszómákban is megfigyelték.

Jelenleg ismert, hogy az a rekesz, ahol a legalacsonyabb a koncentráció, a citoszolban van, mivel ott aktívan termelődik és szállítódik más sejtrekeszekbe, például a mitokondriumokba.

Az emlőssejtekben a glutation koncentrációja millimól tartományban van, míg a vérplazmában redukált formája (GSH) mikromoláris koncentrációban található.

Ez az intracelluláris koncentráció szorosan hasonlít a glükóz, kálium és koleszterin koncentrációjára, amelyek a sejtek szerkezetének, működésének és metabolizmusának alapvető elemei.

Egyes szervezetek glutation-analóg vagy variáns molekulákkal rendelkeznek. Az emlősöket érintő protozoán paraziták "trippanotion" néven ismertek, és néhány baktériumban ezt a vegyületet más kénmolekulákkal helyettesítik, például tioszulfát és glutamilcisztein.

Bizonyos növényfajokon a glutationon kívül olyan homológ molekulák is vannak, amelyeknek a C-terminális végén a glicintől eltérő maradékanyagok vannak (homoglutation), és amelyeket a szóban forgó tripeptid funkcióival hasonló funkciók jellemeznek.

Annak ellenére, hogy más szervezetekben léteznek más, a glutationhoz hasonló vegyületek is, ez az egyik "tiol", amely a legmagasabb koncentrációban található intracellulárisan.

A glutation redukált formája (GSH) és oxidált formája (GSSG) között általában fennálló magas arány ezen molekula másik megkülönböztető tulajdonsága.

Szerkezet

A glutation vagy L-γ-glutamil-L-ciszteinil-glicin, amint a neve is sugallja, három aminosavmaradékból áll: L-glutamát, L-cisztein és glicin. A cisztein- és glicinmaradékok közös peptidkötéseken keresztül kapcsolódnak egymáshoz, azaz az egyik aminosav α-karboxilcsoportja és a másik aminosavcsoportja között.

A glutamát és a cisztein közötti kötés azonban nem jellemző a fehérjékre, mivel a glutamát R csoportjának γ-karboxil-része és a cisztein α-aminocsoportja között fordul elő, tehát ez a kötés ezt γ-kötésnek hívják.

Ennek a kis molekulanak a moláris tömege alig több, mint 300 g / mol, és a y kötés jelenléte kulcsfontosságúnak tűnik e peptid immunitása szempontjából sok aminopeptidáz enzim hatása ellen.

Jellemzők

Mint már említettük, a glutation egy olyan protein, amely számos sejtes folyamatban részt vesz állatokban, növényekben és bizonyos prokariótákban. Ebben az értelemben az általános részvétele:

-A fehérje szintézis és lebontás folyamata

-A DNS ribonukleotid prekurzorok kialakulása

- Egyes enzimek aktivitásának szabályozása

- A sejtek védelme reaktív oxigén fajok (ROS) és más szabad gyökök jelenlétében

- Jelátvitel

-Genetikus kifejezés és in

-Aptózis vagy programozott sejthalál

koenzim

Megállapítottuk, hogy a glutation koenzimként működik számos enzimatikus reakcióban, és fontosságának egy része kapcsolódik annak képességéhez, hogy az aminosavakat γ-glutamil-aminosavak formájában intracellulárisan szállítja.

A glutation, amely elhagyhatja a sejtet (amit redukált formájában is képes), képes részt venni oxidációs-redukciós reakciókban a plazmamembrán és a környező sejtkörnyezet közelében, amely megóvja a sejteket a károsodásoktól az oxidálószerek különféle osztályai.

Cisztein tárolás

Ez a tripeptid egyben cisztein tároló forrásként is szolgál, és hozzájárul a fehérjék szulfhidrilcsoportjainak csökkentett állapotának fenntartásához a sejt belsejében és a fehérjék hem-csoportjának vasállapotában, amelyek az említett kofaktorot tartalmazzák.

Fehérje hajtogatás

Amikor részt vesz a fehérjehajtogatásban, úgy tűnik, hogy fontos funkciója redukálószerként a diszulfidhidak számára, amelyek nem megfelelő módon képződtek a fehérjeszerkezetekben, ami általában az oxidálószerek, például oxigén, hidrogén-peroxid, peroxinitrit és néhány szuperoxid.

Vörösvértest funkció

Az eritrocitákban a glutation-reduktáz enzim által termelt redukált glutation (GSH), amely a pentóz-foszfát útvonal által termelt NADPH-t használja, hozzájárul a hidrogén-peroxid eltávolításához egy másik enzim által katalizált reakció révén: glutation peroxidáz, amely vizet és oxidált glutationt (GSSG) termel.

A hidrogén-peroxid lebontása és emiatt a vörösvértestekben történő felhalmozódásának megakadályozása meghosszabbítja ezen sejtek élettartamát, mivel elkerüli az oxidatív károsodásokat, amelyek a sejtmembránban előfordulhatnak, és hemolízishez vezethetnek.

Xenobiotikus anyagcsere

A glutation fontos szerepet játszik a xenobiotikus anyagcserében is, köszönhetően a glutation S-transzferáz enzimeknek, amelyek glutation konjugátumokat generálnak, amelyeket azután sejten belül metabolizálhatnak.

Fontos emlékezni arra, hogy a „xenobiotikus” kifejezés olyan gyógyszerekre, környezeti szennyező anyagokra és kémiai rákkeltő anyagokra utal, amelyeket egy szervezet ki van téve.

A sejtek oxidatív állapota

Mivel a glutation két formában létezik: egy redukált és egy oxidált, a két molekula közötti kapcsolat meghatározza a sejtek redox állapotát. Ha a GSH / GSSG arány nagyobb, mint 100, akkor a sejteket egészségesnek tekintik, de ha közel van az 1-hez vagy a 10-hez, akkor ez jelzi, hogy a sejtek oxidatív stresszállapotban vannak.

bioszintézise

A glutation-tripeptidet a sejtekben szintetizálják, mind növényekben, mind állatokban, két enzim hatására: (1) γ-glutamil-cisztein-szintetáz és (2) glutation-szintetáz (GSH-szintetáz), miközben lebontása vagy " bomlás ”az y-glutamil-transzpeptidáz enzim hatásától függ.

A növényi szervezetekben az enzimek mindegyikét egyetlen gén kódolja, és a fehérjék bármelyikének vagy kódoló génjeinek hibái halált okozhatnak az embriókban.

Az emberekben, mint más emlősökben is, a glutation szintézisének és kivitelének fő helye a máj, különösen a májsejtekben (hepatocitákban), amelyek körülveszik a vénás csatornákat, amelyek vért és más anyagokat szállítanak a szervbe és a szervből. kérdés.

A glutation de novo szintézise, ​​regenerálása vagy újrahasznosítása megköveteli az ATP energiáját.

Redukált glutation (GSH)

A redukált glutation a glicin, a glutamát és a cisztein aminosavakból származik, amint azt már említettük, és szintézise a glutamát (az R csoport) y-karboxilcsoportjának aktiválásával (ATP felhasználásával) kezdődik acil-foszfát intermedier előállítására, amely a cisztein α-aminocsoportja támadja meg.

Ezt az első két aminosav kondenzációs reakciót a γ-glutamil-cisztein szintetáz katalizálja, és általában a glutamát és a cisztein aminosavak intracelluláris elérhetősége befolyásolja.

Az így képződött dipeptidet ezután egy glicin-molekulával kondenzálják a GSH-szintetáz hatása révén. A reakció során a cisztein α-karboxilcsoportjának ATP-vel történő aktiválása szintén acil-foszfát képződésévé válik, és így elősegíti a reakciót a glicinmaradékkal.

Oxidált glutation (GSSG)

Amikor a redukált glutation részt vesz az oxidációs-redukciós reakciókban, az oxidált forma valójában két glutationmolekulából áll, amelyek diszulfidhidakon keresztül kapcsolódnak egymáshoz; éppen ezért az oxidált formát "GSSG" rövidítéssel rövidítjük.

A glutation oxidált fajtáinak kialakulása a glutation-peroxidáz vagy a GSH-peroxidáz néven ismert enzimtől függ, amely egy peroxidáz, amely selenociszteint tartalmaz (egy cisztein maradékot, amelyben a kénatom helyett szelénatom van). aktív.

Az oxidált és redukált formák közötti átváltás egy GSSG reduktáz vagy glutation-reduktáz részvételének köszönhető, amely NAPDH-t használ a katalizátoraként a GSSG redukciójára oxigén jelenlétében, és ezzel egyidejűleg hidrogén-peroxid képződést.

A bevitel előnyei

A glutation orálisan, topikálisan, intravénásán, intranazálisan vagy porlasztva is beadható annak szisztémás koncentrációjának növelése érdekében, például oxidatív stresszben szenvedő betegek esetén.

Rák

A glutation orális adagolására irányuló kutatások azt sugallják, hogy a glutation szedése csökkentheti a szájüregi rák kockázatát, és ha oxidatív kemoterápiákkal együtt adják be, csökkenti a terápia negatív hatásait a rákos betegekben.

HIV

Általában a szerzett immunhiány vírussal (HIV) fertőzött betegeknél intracelluláris glutationhiány van mind a vörösvértestekben, mind a T-sejtekben és a monocitákban, ami meghatározza a megfelelő működést.

Morris és munkatársai tanulmányában kimutatták, hogy a HIV-pozitív betegektől a makrofágokhoz történő glutation-ellátás jelentősen javította ezeknek a sejteknek a működését, különösen az opportunista patogének, például az M. tuberculosis fertőzései ellen.

Izom aktivitás

Más tanulmányok az izmok összehúzódási aktivitásának, az antioxidáns védekezés és az ischaemia / reperfúziós sérülések okozta oxidatív károsodások javulására vonatkoznak, amikor a GSH-t orálisan adják be a fizikai ellenállás edzése során.

Máj patológiák

Úgy vélték, hogy annak bevétele vagy intravénás beadása bizonyos típusú rákok előrehaladásának megelőzésében és bizonyos máj patológiák eredményeként fellépő sejtkárosodás csökkentésében játszik szerepet.

antioxidáns

Annak ellenére, hogy nem minden bejelentett vizsgálatot végeztek emberi betegekkel, hanem általában állatmodellekkel (általában rágcsáló) végzett tesztekkel, néhány klinikai vizsgálat során kapott eredmények megerősítik az exogén glutation antioxidánsként való hatékonyságát.

Ezért használják szürkehályog és glaukóma kezelésére, mint „öregedésgátló” termék, hepatitis, számos szívbetegség, emlékezetvesztés és az immunrendszer erősítésére, valamint a tisztítás nehézfémekkel és kábítószerekkel történő mérgezés után.

"Abszorpció"

Az exogén módon beadott glutation nem juthat be a sejtekbe, hacsak nem hidrolizálja annak alkotó aminosavainak. Ezért ennek a vegyületnek a beadása (orális vagy intravénás) közvetlen hatása a GSH intracelluláris koncentrációjának növekedése a szintéziséhez szükséges aminosavak hozzájárulásának köszönhetően, amelyek hatékonyan transzportálhatók a citoszolba.

Mellékhatások

Noha a glutation bevitelét biztonságosnak vagy ártalmatlannak tekintik, annak mellékhatásairól nem végeztek eleget.

A bejelentett néhány tanulmányból azonban ismert, hogy negatív hatásokkal járhat, amelyeket más gyógyszerekkel való kölcsönhatás okozhat, és amelyek különféle fiziológiai összefüggésekben károsak lehetnek az egészségre.

Ha hosszú távra alkalmazzák, úgy tűnik, hogy túlzottan csökkentik a cink szintet, és ezen túlmenően, ha belélegzik, súlyos asztma rohamokat okozhat asztmás betegekben.

Irodalom

1. Allen, J. és Bradley, R. (2011). Az orális glutation-kiegészítés hatása a szisztémás oxidációs stressz biomarkerekre az emberi önkéntesekben. The Journal of Alternative and Complementary Medicine, 17 (9), 827–833.
2. Conklin, KA (2009). Étrendi antioxidánsok a rákos kemoterápia során: hatás a kemoterápiás hatékonyságra és a mellékhatások kialakulására. Táplálkozás és rák, 37. cikk (1), 1–18.
3. Meister, A. (1988). Glutation metabolizmus és szelektív módosítása. The Journal of Biological Chemistry, 263 (33), 17205-17208.
4. Meister, A. és Anderson, ME (1983). Glutation. Ann. Rev Biochem. 52, 711-760.
5. Morris, D., Guerra, C., Khurasany, M., Guilford, F., és Saviola, B. (2013). A glutation-kiegészítés javítja a HIV makrofágok funkcióit. Az Interferon & Cytokine Research Journal, 11.
6. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., és Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28. kiadás). McGraw-Hill Medical.
7. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger Biokémiai alapelvek. Omega Editions (5. kiadás).
8. Noctor, G., Mhamdi, A., Chaouch, S., Han, YI, Neukermans, J., Marquez-garcia, B.,… Foyer, CH (2012). Glutation növényekben: integrált áttekintés. Plant, Cell & Environment, 35, 454–484.
9. Pizzorno, J. (2014). A glutation! Investigative Medicine, 13. (1), 8–12.
10. Qanungo, S., Starke, DW, Pai, H. V, Mieyal, JJ és Nieminen, A. (2007). A glutation-kiegészítés a p65-NFkB S-glutationilezésével fokozza a hipoxiás apoptózist. The Journal of Biological Chemistry, 282 (25), 18427-18436.
11. Ramires, PR és Ji, LL (2001). A glutation kiegészítése és edzése növeli a miokardiális rezisztenciát in vivo ischaemia-reperfúzióval szemben. Ann. J. Physiol. Szív kör. Physiol. 281, 679-688.
12. Sies, H. (2000). Glutation és szerepe a sejtfunkciókban. Free Radical Biology & Medicine, R, 27 (99), 916–921.
13. Wu, G., Fang, Y., Yang, S., Lupton, JR és Turner, ND (2004). Glutation metabolizmus és annak egészségügyi következményei. Amerikai Táplálkozástudományi Társaság, 489–492.