Glutatión - biológia

rozpustný vo vode (100 g · l -1 pri 20 ° C) [1] a dimetylformamid [2]

glutatión

5 000 mg kg -1 (myš, orálne) [3]

Glutatión (GSH), tiež y-L-glutamyl-L-cysteinylglycín, je tripeptid, ktorý je tvorený z troch aminokyselín kyseliny glutámovej, cysteínu a glycínu. Nachádza sa vo vysokých koncentráciách takmer vo všetkých bunkách a je jednou z najdôležitejších antioxidačných látok v tele. Zároveň je to rezerva pre cysteín. Glutatión nie je skutočným tripeptidom, pretože amidová väzba medzi kyselinou glutámovou a cysteínom sa vytvára prostredníctvom y-karboxylovej skupiny kyseliny glutámovej a nie cez a-karboxylovú skupinu, ako v prípade skutočnej peptidovej väzby.

Aktinobaktérie produkujú mykotiol namiesto glutatiónu.

biosyntéza

Glutatión môže telo syntetizovať z aminokyselín L-glutámovej, L-cysteínu a glycínu v dvojkrokovom procese.

  • Pri konzumácii ATP sa y-glutamylcysteín vytvára z kyseliny glutámovej a cysteínu. Medzi y-karboxyskupinou zvyšku kyseliny glutámovej a aminoskupinou cysteínového zvyšku sa vytvorí izopeptidová väzba. Zapojený enzým sa nazýva glutamát cysteín ligáza (GCL, tiež γ-glutamylcysteín syntetáza).
  • Pomocou glutatiónsyntázy sa glycín pridáva k terminálnemu atómu uhlíka pri konzumácii ATP.

Všetky bunky v ľudskom tele majú schopnosť syntetizovať GSH. Biosyntéza látky v pečeni je nevyhnutná: Myši so zníženou produkciou glutatiónu v pečeni zomierajú do jedného mesiaca od narodenia. [4]

Väčšina eukaryotov je schopná syntézy GSH, ale nie je to tak Entamoeba a giardia. Biosyntetická dráha sa vyskytuje v niektorých baktériách, ako napr B. sinice a proteobaktérie, ale množstvo ďalších baktérií chýba. Z archaeí môžu samotné GSH syntetizovať iba halobaktérie.

funkcia

Cysteínová rezerva

GSH je najlepšie známy ako hlavná látka v redukčnej skupine. Neustály prísun cysteínu je nevyhnutný pre syntézu proteínov, ale cysteín je reaktívny a v aeróbnom prostredí sa neustále nenávratne stráca oxidáciou na cysteín sulfínovú a sulfónovú kyselinu. GSH teda predstavuje pohotovostnú rezervu pre aminokyselinu cysteín a používa sa tiež na syntézu taurínu.

Ľudská krvná plazma obsahuje asi tri gramy cysteínu vo forme GSH, čo zodpovedá rezerve na tri dni. [5]

Redox tlmivý roztok

GSH môže pomôcť chrániť bunkové makromolekuly, ako sú proteíny a membránové lipidy, pred „voľnými radikálmi“ (reaktívne formy kyslíka, ROS). Glutatión sa oxiduje a mení sa z monomérnej formy GSH na dimér GSSG.

ROS, ktoré môžu vznikať v priebehu dýchania buniek, predstavujú značné nebezpečenstvo pre množstvo bunkových zložiek. Redukovaný glutatión (GSH) má voľnú tiolovú skupinu a môže následne prenášať elektróny na ROS a tým ich zneškodňovať. Dve oxidované molekuly glutatiónu sa spoja, aby vytvorili glutatión disulfid (GSSG) a vytvorili disulfidový mostík. Enzým glutatión reduktáza sa môže použiť na výrobu dvoch redukovaných GSH z jedného diméru GSSG pri konzumácii NADPH. Redoxný potenciál GSH je -240 mV [6] a je o 90% znížený v dôsledku aktivity glutatiónreduktázy.

Biotransformácia

GSH hrá dôležitú úlohu vo fáze II biotransformácie škodlivých látok. Látky konjugované s GSH sú zvyčajne rozpustnejšie vo vode a je možné ich vylúčiť obličkami. Glutatión-S-transferáza, ktorá sa väčšinou nachádza v cytosole, katalyzuje reakciu GSH s elektrofilným uhlíkom. Halogénové, sulfátové, sulfonátové, fosfátové a nitroskupiny môžu byť substituované glutatiónom. Ďalej môže byť GSH pridaný k aktivovaným dvojitým väzbám a otvoreným reaktívnym epoxidovým kruhom. Toxický (jedovatý) účinok zahŕňa aktiváciu vicinálnych dihalogénalkánov s tvorbou vysoko reaktívneho episulfóniového kruhu, ako aj β-lyázou sprostredkovaný prenos konjugátov GSH v obličkách na reaktívne zlúčeniny.

Ďalšie funkcie

V rastlinách, nematódach, riasach a hubách slúži glutatión tiež ako substrát pre syntézu fytochelatínov, ktoré rovnako ako metalotioneíny hrajú dôležitú úlohu pri väzbe ťažkých kovov.

Glutatión plní ďalšiu úlohu pri syntéze určitých leukotriénov, napríklad pri syntéze leukotriénu C4. Leukotrién A4 sa premieňa na leukotrién C4 pomocou glutatión-S-transferázy.

príbeh

Keď Hopkins v roku 1921 opísal peptid obsahujúci cysteín v kvasinkových a živočíšnych bunkách a pomenoval ho glutatión, spočiatku sa verilo, že ide o y-glutamylcysteín. Iba Harington a Mead dokázali úplnou syntézou v roku 1935 potvrdiť neskôr predpokladanú skutočnú štruktúru. [7] [8]

Doplnky výživy

Pre svoje antioxidačné vlastnosti sa glutatión predáva ako doplnok výživy. [9] Terapeutický prínos glutatiónu v strave však nebol preukázaný. Parenterálne dodanie zvyšuje hladinu GSH v bunkách. [10] Potenciálny prínos glutatiónu pre zdravie, napríklad ako protirakovinový prostriedok [11] alebo ako prostriedok proti starnutiu, musí byť vedecky dokázaný v klinických štúdiách.

Produkciu glutatiónu v pečeni je možné stimulovať podaním acetylcysteínu [12] (ako darcu cysteínu).

Ako kontroverzný „liek na rakovinu“ sa glutatión získaval v jednom ako zmes s antokyanmi pod menom Recancostat comp. v polovici 90. rokov predal slávu príprave. [13]