GLUTATIONI: OMINAISUUDET, RAKENNE, TOIMINNOT, BIOSYNTEESI - BIOLOGIA - 2026

Glutationi (GSH) on tripeptidi pieni molekyyli (vain kolme aminohappotähdettä) proteiiniaminohapoilla osallisena monissa biologiset ilmiöt kuten entsymaattiset Mechanics, biosynteettisen makromolekyylejä, välittäjä aineenvaihdunta, happi myrkyllisyys, solunsisäinen kuljetus, jne.

Tätä eläimissä, kasveissa ja joissakin bakteereissa esiintyvää pientä peptidiä pidetään hapettumista vähentävänä “puskurina”, koska se on yksi tärkeimmistä pienimolekyylipainoisista yhdisteistä, joka sisältää rikkiä ja josta puuttuu kysteiinitähteet.

Glutationin molekyylirakenne (Lähde: Claudio Pistilli Wikimedia Commonsin kautta)

Joihinkin ihmisten sairauksiin on liitetty glutationiaineenvaihdunnan tiettyjen entsyymien puutos, ja tämä johtuu sen monitoiminnoista kehon homeostaasin ylläpidossa.

Aliravitsemus, oksidatiivinen stressi ja muut ihmisten kärsimät sairaudet voidaan todistaa glutatioonin voimakkaana vähenemisenä, minkä vuoksi se on joskus hyvä osoitus kehon järjestelmien terveydentilasta.

Kasveille samoin glutationi on olennainen tekijä niiden kasvulle ja kehitykselle, koska se suorittaa myös toimintoja monissa biosynteesireiteissä ja on välttämätöntä solujen vieroituksessa ja sisäisessä homeostaasissa, missä se toimii voimakkaana antioksidanttina.

ominaisuudet

Ensimmäiset tutkimukset, jotka tehtiin glutationin solun sijainnin suhteen, osoittivat, että sitä on läsnä mitokondrioissa. Myöhemmin sitä havaittiin myös ydinmatriisia vastaavalla alueella ja peroksisomeissa.

Tällä hetkellä tiedetään, että osasto, jossa sen konsentraatio on runsas, on sytosolissa, koska siellä sitä tuotetaan ja kuljetetaan aktiivisesti muihin soluosastoihin, kuten mitokondrioihin.

Nisäkässoluissa glutationipitoisuus on millimoolialueella, kun taas veriplasmassa sen pelkistynyt muoto (GSH) on mikromolaarisissa konsentraatioissa.

Tämä solunsisäinen konsentraatio muistuttaa läheisesti glukoosin, kaliumin ja kolesterolin pitoisuutta, jotka ovat välttämättömiä elementtejä solun rakenteessa, toiminnassa ja aineenvaihdunnassa.

Joillakin organismeilla on glutationianalogi- tai varianttimolekyylejä. Nisäkkäisiin vaikuttavat alkueläisten loiset ovat muodossa, joka tunnetaan nimellä "trypanotioni", ja joissakin bakteereissa tämä yhdiste korvataan muilla rikin omaavilla molekyyleillä, kuten tiosulfaatti ja glutamyylikysteiini.

Tietyillä kasvilajeilla on glutationin lisäksi myös homologisia molekyylejä, joilla on muita tähteitä kuin glysiini C-terminaalisessa päässä (homoglutationi) ja joille on ominaista, että niiden toiminnot ovat samankaltaiset kuin kyseessä olevan tripeptidin.

Huolimatta siitä, että eri organismeissa on muita glutationiin samanlaisia ​​yhdisteitä, tämä on yksi "tioleista", joita on korkeimmassa konsentraatiossa solunsisäisesti.

Suuri suhde, joka normaalisti esiintyy glutationin pelkistyneen muodon (GSH) ja hapettuneen muodon (GSSG) välillä, on tämän molekyylin toinen tunnusmerkki.

Rakenne

Glutationi tai L-y-glutamyyli-L-kysteinyyli-glysiini, kuten nimensä viittaa, koostuu kolmesta aminohappotähteestä: L-glutamaatti, L-kysteiini ja glysiini. Kysteiini- ja glysiinitähteet on kytketty toisiinsa yhteisten peptidisidosten kautta, toisin sanoen yhden aminohapon a-karboksyyliryhmän ja toisen a-aminoryhmän välillä.

Sidos, joka tapahtuu glutamaatin ja kysteiinin välillä, ei ole kuitenkaan tyypillinen proteiineille, koska se tapahtuu glutamaatin R-ryhmän y-karboksyyliosan ja kysteiinin a-aminoryhmän välillä, joten tämä sidos on sitä kutsutaan γ-sidokseksi.

Tämän pienen molekyylin moolimassa on hiukan yli 300 g / mol ja y-sidoksen läsnäolo näyttää olevan ratkaisevan tärkeä tämän peptidin immuniteetille monien aminopeptidaasientsyymien vaikutusta vastaan.

ominaisuudet

Kuten mainittiin, glutationi on proteiini, joka osallistuu lukuisiin soluprosesseihin eläimissä, kasveissa ja tietyissä prokaryooteissa. Tässä mielessä sen yleinen osallistuminen:

-Proteiinisynteesin ja hajoamisen prosessit

- DNA-ribonukleotidiprekursorien muodostuminen

- Joidenkin entsyymien aktiivisuuden sääntely

-Solujen suojaaminen reaktiivisten happilajien (ROS) ja muiden vapaiden radikaalien läsnä ollessa

-Signaalitransduktio

-Geneettinen ilmentymä ja sisään

-Aptoosi tai ohjelmoitu solukuolema

koentsyymi

On myös määritetty, että glutationi toimii koentsyyminä monissa entsymaattisissa reaktioissa ja että osa sen tärkeydestä liittyy sen kykyyn kuljettaa aminohappoja y-glutamyyliaminohappojen muodossa solunsisäisesti.

Solusta poistuva glutationi (jonka se tekee pelkistyneessä muodossaan) kykenee osallistumaan hapettumisen ja pelkistysreaktioihin plasmakalvon ja sitä ympäröivän soluympäristön läheisyydessä, mikä suojaa soluja vaurioilta erilaiset hapettavien aineiden luokat.

Kysteiinivarasto

Tämä tripeptidi toimii myös kysteiinin varastolähteenä ja myötävaikuttaa proteiinien sulfhydryyliryhmien alennetun tilan ylläpitämiseen solun sisätiloissa ja mainittua kofaktoria sisältävien proteiinien heemaryhmän rautatilassa.

Proteiinien taitto

Kun se osallistuu proteiinien laskostumiseen, sillä näyttää olevan tärkeä tehtävä pelkistysaineena disulfidisilloille, jotka ovat muodostuneet epäasianmukaisesti proteiinirakenteisiin, mikä johtuu yleensä altistumisesta hapettimille, kuten hapelle, vetyperoksidille, peroksinitriitille ja joitain superoksideja.

Punasolujen toiminta

Puna-punasoluissa pelkistynyt glutationi (GSH), jonka tuottaa glutationireduktaasi-entsyymi, joka käyttää pentoosifosfaattireitin tuottamaa NADPH: ta, auttaa vetyperoksidin poistamisessa reaktion kautta, jota katalysoi toinen entsyymi: glutationi peroksidaasi, joka tuottaa vettä ja hapettunutta glutationia (GSSG).

Vetyperoksidin hajoaminen ja siten sen kertymisen estäminen punasoluissa pidentää näiden solujen elinkaarta, koska se välttää hapettumisvaurioita, joita voi tapahtua solumembraanissa ja jotka voivat johtaa hemolyysiin.

Ksenobiottinen aineenvaihdunta

Glutationi on myös tärkeä toimija ksenobioottisessa aineenvaihdunnassa johtuen glutationi S-transferaasientsyymeistä, jotka tuottavat glutationikonjugaatteja, jotka voidaan sitten metaboloida solunsisäisesti.

On järkevää muistaa, että termiä "ksenobioottista" käytetään viittaamaan lääkkeisiin, ympäristön pilaaviin aineisiin ja kemiallisiin syöpää aiheuttaviin aineisiin, joille organismi altistuu.

Solujen oksidatiivinen tila

Koska glutationia esiintyy kahdessa muodossa, toisessa pelkistetyssä ja toisessa hapettuneessa, kahden molekyylin välinen suhde määrää solujen redox-tilan. Jos GSH / GSSG-suhde on yli 100, soluja pidetään terveinä, mutta jos se on lähellä arvoa 1 tai 10, se voi olla osoitus siitä, että solut ovat oksidatiivisen stressin tilassa.

biosynteesissä

Glutationitripeptidi syntetisoidaan solussa, sekä kasveissa että eläimissä, kahden entsyymin vaikutuksella: (1) γ-glutamyylikysteiinisyntetaasi ja (2) glutationisyntetaasi (GSH-syntetaasi), samalla kun se hajoaa tai "" hajoaminen ”riippuu y-glutamyylitranspeptidaasi-entsyymin vaikutuksesta.

Kasvi-organismeissa kutakin entsyymiä koodaa yksi geeni ja minkä tahansa proteiinin tai sitä koodaavan geenin viat voivat aiheuttaa alkioiden tappavuutta.

Ihmisillä, kuten muilla nisäkkäillä, glutationin synteesin ja viennin pääpaikka on maksa, erityisesti maksasoluissa (hepatosyyteissä), jotka ympäröivät laskimokanavia, jotka kuljettavat verta ja muita aineita elimeen ja sieltä kysymys.

Glutationin de novo -synteesi, sen regeneraatio tai kierrätys vaativat ATP: ltä energiaa.

Pelkistetty glutationi (GSH)

Pelkistetty glutationi on johdettu glysiinin, glutamaatin ja kysteiinin aminohapoista, kuten jo mainittiin, ja sen synteesi alkaa glutamaatin (R-ryhmän) y-karboksyyliryhmän aktivoinnilla (käyttämällä ATP: tä) välituotteena asyylifosfaatin muodostamiseksi, joka kysteiinin a-aminoryhmä hyökkää sitä vastaan.

Tätä kahta ensimmäistä aminohappojen kondensaatioreaktiota katalysoi y-glutamyylikysteiinisyntetaasi, ja siihen yleensä vaikuttaa aminohappojen glutamaatin ja kysteiinin solunsisäinen saatavuus.

Näin muodostettu dipeptidi kondensoidaan myöhemmin glysiinimolekyylin kanssa GSH-syntetaasin vaikutuksen ansiosta. Tämän reaktion aikana tapahtuu myös kysteiinin a-karboksyyliryhmän aktivaatio ATP: n kanssa asyylifosfaatin muodostamiseksi ja siten reaktion edistämiseksi glysiinitähteen kanssa.

Hapettunut glutationi (GSSG)

Kun pelkistetty glutationi osallistuu hapetus-pelkistysreaktioihin, hapettunut muoto koostuu tosiasiallisesti kahdesta glutationimolekyylistä, jotka on kytketty toisiinsa disulfidisiltojen kautta; juuri tästä syystä hapettunut muoto lyhennetään lyhenteellä "GSSG".

Glutationin hapettuneiden lajien muodostuminen riippuu entsyymistä, joka tunnetaan nimellä glutationiperoksidaasi tai GSH-peroksidaasi, joka on peroksidaasi, joka sisältää selenosysteiinin (kysteiinitähde, jolla rikkiatomin sijaan on seleeniatomi) paikallaan. aktiivisia.

Hapettuneiden ja pelkistettyjen muotojen välinen muunto tapahtuu GSSG-reduktaasin tai glutationireduktaasin osallistumisen ansiosta, joka käyttää NAPDH: ta katalysoimaan GSSG: n pelkistystä hapen läsnä ollessa samalla, kun muodostuu vetyperoksidia.

Sen saannin edut

Glutationia voidaan antaa suun kautta, topikaalisesti, suonensisäisesti, nenänsisäisesti tai sumutettuna sen systeemisen pitoisuuden lisäämiseksi esimerkiksi potilailla, jotka kärsivät oksidatiivisesta stressistä.

Syöpä

Glutationin oraalista antamista koskevat tutkimukset viittaavat siihen, että glutationin ottaminen voi vähentää suun syöpäriskiä ja että se annettaessa yhdessä hapettavien kemoterapeuttisten lääkkeiden kanssa vähentää hoidon kielteisiä vaikutuksia syöpäpotilailla.

HIV

Yleensä hankitulla immuunikatoviruksella (HIV) tartunnan saaneilla potilailla on solunsisäisiä glutationin puutteita sekä punasoluissa että T-soluissa ja monosyyteissä, mikä määrittää heidän asianmukaisen toiminnan.

Morris et al.: N tutkimuksessa osoitettiin, että glutatioonin saanti makrofaageihin HIV-positiivisilta potilailta paransi huomattavasti näiden solujen toimintaa, etenkin sellaisia ​​infektioita vastaan, joilla on opportunistisia patogeenejä, kuten M. tuberculosis.

Lihastoiminta

Muut tutkimukset liittyvät lihasten supistumisaktiivisuuden, antioksidatiivisen puolustuskyvyn ja hapettuneiden vaurioiden parantamiseen, jotka johtuvat iskemiasta / reperfuusiovauriosta GSH: n oraalisen annon jälkeen fyysisen vastustusharjoituksen aikana.

Maksan patologiat

On puolestaan ​​katsottu, että sen nauttimisella tai laskimonsisäisellä antamisella on tehtäviä estäen tietyntyyppisten syöpien etenemistä ja vähentämällä soluvaurioita, jotka ilmenevät tietyistä maksapatologioista.

antioksidantti

Huolimatta siitä, että kaikkia ilmoitettuja tutkimuksia ei ole tehty ihmispotilailla, vaan yleensä testit eläinmalleilla (yleensä hiirellä), joissain kliinisissä tutkimuksissa saadut tulokset vahvistavat eksogeenisen glutationin tehokkuuden antioksidanttina.

Tästä syystä sitä käytetään kaihien ja glaukooman hoitoon "ikääntymistä estävänä" valmisteena, hepatiitin, lukuisten sydänsairauksien, muistin heikkenemisen, immuunijärjestelmän vahvistamiseen ja puhdistus raskasmetalleilla ja huumeilla myrkytyksen jälkeen.

"Imeytyminen"

Ulkoisesti annettava glutatiooni ei pääse soluihin, ellei se ole hydrolysoitunut sen aminohapoiksi. Siksi tämän yhdisteen antamisen (oraalisen tai laskimonsisäisen) antamisen välitön vaikutus on GSH: n solunsisäisen pitoisuuden lisääntyminen sen synteesiin tarvittavien aminohappojen ansiosta, jotka voidaan kuljettaa tehokkaasti sytosoliin.

Sivuvaikutukset

Vaikka glutationin saantia pidetään "turvallisena" tai vaarattomana, sen sivuvaikutuksista ei ole tehty tarpeeksi tutkimuksia.

Harvoista raportoiduista tutkimuksista tiedetään kuitenkin, että sillä voi olla kielteisiä vaikutuksia, jotka johtuvat vuorovaikutuksesta muiden lääkkeiden kanssa, ja että se voi olla haitallista terveydelle erilaisissa fysiologisissa yhteyksissä.

Jos sitä pidetään pitkällä aikavälillä, näyttää siltä, ​​että ne toimivat alentamalla sinkin määrää liikaa ja lisäksi hengitettynä se voi aiheuttaa vakavia astmakohtauksia astmaatikoille.

Viitteet

1. Allen, J., ja Bradley, R. (2011). Suun kautta annettavan glutationin lisäyksen vaikutukset ihmisen vapaaehtoisten systeemisiin oksidatiivisen stressin biomarkkereihin. Lehti vaihtoehtoisesta ja täydentävästä lääketieteestä, 17 (9), 827–833.
2. Conklin, KA (2009). Ruokavalion antioksidantit syövän kemoterapian aikana: Vaikutus kemoterapeuttiseen tehokkuuteen ja sivuvaikutusten kehittymiseen. Ravitsemus ja syöpä, 37 (1), 1–18.
3. Meister, A. (1988). Glutationin aineenvaihdunta ja sen selektiivinen muuntaminen. Journal of Biological Chemistry, 263 (33), 17205 - 17208.
4. Meister, A., ja Anderson, ME (1983). Glutationi. Ann. Rev. Biochem., 52, 711 - 760.
5. Morris, D., Guerra, C., Khurasany, M., Guilford, F., & Saviola, B. (2013). Glutationin täydentäminen parantaa HIV: n makrofagin toimintoja. Interferon & Cytokine Research -lehti, 11.
6. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harperin kuvattu biokemia (28. painos). McGraw-Hill Medical.
7. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerin biokemian periaatteet. Omega Editions (5. painos).
8. Noctor, G., Mhamdi, A., Chaouch, S., Han, YI, Neukermans, J., Marquez-garcia, B.,… Foyer, CH (2012). Glutationi kasveissa: integroitu yleiskatsaus. Plant, Cell & Environment, 35, 454–484.
9. Pizzorno, J. (2014). Glutationi! Tutkiva lääketiede, 13 (1), 8–12.
10. Qanungo, S., Starke, DW, Pai, H. V, Mieyal, JJ ja Nieminen, A. (2007). Glutationin täydentäminen tehostaa hypoksista apoptoosia p65-NFkB: n S-glutationyloinnilla. Journal of Biological Chemistry, 282 (25), 18427-18436.
11. Ramires, PR, & Ji, LL (2001). Glutatioonilisäys ja -harjoittelu lisäävät sydänlihaksen vastustuskykyä iskeemia-reperfuusioon in vivo. Ann. J. Physiol. Sydän Circ. Physiol., 281, 679-688.
12. Sies, H. (2000). Glutationi ja sen rooli solutoiminnoissa. Vapaa radikaali biologia ja lääketiede R, 27 (99), 916–921.
13. Wu, G., Fang, Y., Yang, S., Lupton, JR, & Turner, ND (2004). Glutationin aineenvaihdunta ja sen vaikutukset terveyteen. Amerikkalainen ravintotieteiden yhdistys, 489–492.