ГЛУТАТИОН: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ, БИОСИНТЕЗА - БИОЛОГИЈА - 2025

Глутатион ( ГСХ ) је трипептид мали молекул (са само три амино киселинских остатака) непротеинска укључен у многим биолошким феноменима као што су ензимски Мецханицс биосинтетских макромолекула, интермедијерног метаболизма, токсичности кисеоника, интрацелуларног транспорта, итд

Овај мали пептид, присутан у животињама, биљкама и неким бактеријама, сматра се „пуфером који смањује оксидо“, јер је једно од главних једињења мале молекулске масе које садржи сумпор и недостаје му токсичност остаци цистеина.

Молекуларна структура глутатиона (Извор: Цлаудио Пистилли преко Викимедиа Цоммонс)

Неке болести код људи повезане су са недостатком специфичних ензима метаболизма глутатиона, а то се дешава због његових вишеструких функција у одржавању телесне хомеостазе.

Потхрањеност, оксидативни стрес и друге патологије које трпе људска бића могу се показати као драстично смањење глутатиона, због чега је понекад добар показатељ здравственог стања телесних система.

За биљке је, на исти начин, глутатион који је незаменљив фактор њиховог раста и развоја, јер такође испуњава функције у више биосинтетских путева и неопходан је за ћелијску детоксикацију и унутрашњу хомеостазу, где делује као моћан антиоксиданс.

карактеристике

Прве студије спроведене у вези са субћелијском локацијом глутатиона показале су да је он присутан у митохондријама. Касније је примећен и у региону који одговара нуклеарној матрици и у пероксисомима.

Тренутно је познато да је одељак у коме је његова концентрација најбројнија у цитосолу, јер се тамо активно производи и транспортује у друге ћелијске коморе, као што су митохондрије.

У ћелијама сисара концентрација глутатион је у милимолском распону, док се у крвној плазми његов смањени облик (ГСХ) налази у микромоларним концентрацијама.

Ова унутарћелијска концентрација у великој мери подсећа на концентрацију глукозе, калијума и холестерола, основних елемената за ћелијску структуру, функцију и метаболизам.

Неки организми поседују глутатион-аналог или молекуле варијанте. Протозојски паразити који утичу на сисаре имају облик познат као "трипаноксион", а код неких бактерија ово једињење је замењено другим молекулима сумпора, попут тиосулфата и глутамилцистеина.

Одређене биљне врсте имају, поред глутатион, и хомологене молекуле који на Ц-терминалном крају имају остале остатке осим глицина (хомоглутатион) и за које је карактеристично да имају сличне функције као и трипептид у питању.

Упркос постојању других једињења сличних глутатиону у различитим организмима, ово је један од "тиола" који се налазе у највећој концентрацији интраћелијски.

Високи омјер који нормално постоји између редукованог облика (ГСХ) и оксидованог облика (ГССГ) глутатиона је још једна одлика ове молекуле.

Структура

Глутатион или Л-и-глутамил-Л-цистеинил-глицин, као што му име говори, састоје се од три аминокиселинска остатка: Л-глутамат, Л-цистеин и глицин. Остаци цистеина и глицина повезани су заједничким путем заједничким пептидним везама, то јест између α-карбоксилне групе једне аминокиселине и α-амино групе друге.

Међутим, веза која настаје између глутамата и цистеина није типична за протеине, будући да се јавља између γ-карбоксилног дела Р групе глутамата и α-амино групе цистеина, тако да је ова веза назива се γ везом.

Овај мали молекул има моларну масу од нешто више од 300 г / мол и чини се да је присуство γ везе пресудно за имунитет овог пептида против деловања многих ензима аминопептидазе.

Карактеристике

Као што је поменуто, глутатион је протеин који учествује у бројним ћелијским процесима код животиња, биљака и одређених прокариота. У том смислу, његово опште учешће у:

-Процеси синтезе и разградње протеина

- Формирање прекурсора рибонуклеотида ДНА

- Регулација активности неких ензима

- Заштита ћелија у присуству реактивних врста кисеоника (РОС) и других слободних радикала

- Звучна трансдукција

-Генетичка експресија и ин

-Аптоза или програмирана ћелијска смрт

Коензим

Такође је утврђено да глутатион дјелује као коензим у многим ензиматским реакцијама, а тај део његовог значаја је повезан са његовом способношћу да транспортује аминокиселине у облику γ-глутамил аминокиселина унутар ћелијских станица.

Глутатион који може напустити ћелију (што чини у смањеном облику) способан је да учествује у реакцијама редукције оксидације у близини плазма мембране и околног ћелијског окружења, што штити ћелије од оштећења од различите класе оксиданса.

Складиште цистеина

Овај трипептид такође функционише као извор складиштења цистеина и доприноси одржавању редукованог стања сулфхидрилних група протеина у ћелијској унутрашњости и гвожђег стања хемске групе протеина који садрже наведени кофактор.

Савијање протеина

Када учествује у савијању протеина, чини се да има важну функцију као редукционог средства за дисулфидне мостове који су се на непримерен начин формирали у протеинским структурама, што је обично последица излагања оксидантима као што су кисеоник, водоник пероксид, пероксинитрит и неки супероксиди.

Функција еритроцита

У еритроцитима, редуковани глутатион (ГСХ) произведен ензимом глутатион-редуктаза, који користи НАДПХ произведен путем пентоз фосфата, доприноси уклањању водоник-пероксида реакцијом коју катализује други ензим: глутатион пероксидаза, која производи воду и оксидовани глутатион (ГССГ).

Распад водоник-пероксида, а самим тим и спречавање његове акумулације у еритроцитима, продужава животни век тих ћелија, јер се избегавају оксидациона оштећења која могу настати у ћелијској мембрани и која могу завршити хемолизом.

Ксенобиотички метаболизам

Глутатион је такође важан играч у ксенобиотском метаболизму, захваљујући деловању ензима глутатион С-трансферазе који стварају глутатион-коњугате, а који се затим могу метаболизовати унутар ћелије.

Разумно је имати на уму да се термин "ксенобиотик" користи за означавање лекова, загађивача животне средине и хемијских канцерогених организама којима је организам изложен.

Оксидативно стање ћелија

Будући да глутатион постоји у два облика, једном редукованом и једном оксидованом, однос између два молекула одређује редокс стање ћелија. Ако је однос ГСХ / ГССГ већи од 100, ћелије се сматрају здравим, али ако је близу 1 или 10, то може бити показатељ да су ћелије у стању оксидативног стреса.

Биосинтеза

Глутатион-трипептид се синтетише у ћелији, и код биљака и код животиња, дејством два ензима: (1) γ-глутамилцистеин синтетаза и (2) глутатион-синтетаза (ГСХ синтетаза), док се разградњом или " разградња “зависи од дејства ензима γ-глутамил транспептидазе.

У биљним организмима сваки од ензима је кодиран једним геном и оштећења било ког протеина или њихових кодирајућих гена могу изазвати смртоносност ембриона.

Код људи, као и код других сисара, главно место синтезе и извоза глутатиона је јетра, тачније у ћелијама јетре (хепатоцити) који окружују венске канале који превозе крв и друге материје до и из органа у питање.

Де ново синтеза глутатиона, његова регенерација или рециклирање, захтевају да се добије АТП.

Смањени глутатион (ГСХ)

Редукисани глутатион потиче из аминокиселина глицина, глутамата и цистеина, као што је већ поменуто, а његова синтеза почиње активирањем (коришћењем АТП) γ-карбоксилне групе глутамата (Р групе) да би формирао интермедијарни ацил фосфат, који напада га α-амино група цистеина.

Прве две реакције кондензације аминокиселина катализују γ-глутамилцистеин синтетаза и обично је под утицајем унутарћелијске доступности аминокиселина глутамата и цистеина.

Тако створен дипептид се затим кондензује са молекулом глицина захваљујући деловању ГСХ синтетазе. Током ове реакције, активира се и АТП α-карбоксилне групе цистеина, чиме се формира ацил фосфат и тако погодује реакцији са глицинским остатком.

Оксидовани глутатион (ГССГ)

Када редуковани глутатион учествује у реакцијама редукције оксидације, оксидовани облик се састоји од два молекула глутатиона који су повезани преко дисулфидних мостова; због тога је оксидовани облик скраћен са акронимом "ГССГ".

Формирање оксидоване врсте глутатион-а зависи од ензима познатог као глутатион-пероксидаза или ГСХ-пероксидаза, што је пероксидаза која садржи селеноцистеин (цистеински остатак који уместо атома сумпора има атом селена). активан.

Међусобна конверзија оксидованих и редукованих облика настаје захваљујући учешћу ГССГ редуктазе или глутатион-редуктазе, која користи НАПДХ да катализује редукцију ГССГ у присуству кисеоника, уз истовремено стварање водоник-пероксида.

Предности његовог уноса

Глутатион се може давати орално, локално, интравенозно, интраназално или небулизовано, како би се повећала његова системска концентрација, на пример, код пацијената који пате од оксидативног стреса.

Рак

Истраживања о оралној примени глутатиона указује да узимање глутатион може смањити ризик од оралног карцинома и да, када се примењује заједно са оксидативним хемотерапеутицима, смањује негативне ефекте терапије код пацијената оболелих од рака.

ХИВ

Генерално, пацијенти инфицирани стеченим вирусом имунодефицијенције (ХИВ) имају мањак унутарћелијских глутатиона и у црвеним крвним ћелијама и у Т ћелијама и моноцитима, што одређује њихово правилно функционисање.

У студији Моррис и др., Показано је да је снабдевање глутатиона макрофаговима ХИВ позитивних пацијената значајно побољшало функцију ових ћелија, посебно против инфекција опортунистичким патогенима као што је М. туберцулосис.

Активности мишића

Остале студије се односе на побољшање контрактилне активности мишића, антиоксидативну одбрану и оксидативна оштећења настала као одговор на повреде исхемије / реперфузије након оралне примене ГСХ током тренинга са физичким отпорима.

Патологије јетре

Сматра се, заузврат, да његов унос или интравенска примена делују у спречавању напредовања неких врста карцинома и у смањењу ћелијског оштећења која настају као резултат одређених патологија јетре.

Антиоксидант

Упркос чињеници да нису обављене све студије на људским пацијентима, већ су то обично испитивања на животињским моделима (углавном мишјим), резултати добијени у неким клиничким испитивањима потврђују ефикасност егзогеног глутатиона као антиоксиданса.

Из тог разлога се користи за лечење катаракте и глаукома, као "средство против старења", за лечење хепатитиса, бројних срчаних болести, губитка памћења и за јачање имунолошког система, пречишћавање након тровања тешким металима и лековима.

"Апсорпција"

Егзогени примењени глутатион не може да уђе у ћелије ако није хидролизован у саставне аминокиселине. Стога је директан ефекат примене (орално или интравенски) овог једињења повећање интрацелуларне концентрације ГСХ захваљујући доприносу аминокиселина неопходних за његову синтезу, које се могу ефикасно транспортовати у цитосол.

Последице

Иако се унос глутатиона сматра „сигурним“ или безопасним, није урађено довољно студија о његовим нуспојавама.

Међутим, од неколико пријављених студија познато је да може имати негативне ефекте који су последица интеракције са другим лековима и који могу бити штетни за здравље у разним физиолошким контекстима.

Ако се узима дугорочно, чини се да делују прекомерно умањујући ниво цинка, а осим тога, ако се удахне, може изазвати озбиљне нападе астме код астматичних пацијената.

Референце

1. Аллен, Ј., и Брадлеи, Р. (2011). Утицај оралне глутатиона на биолошки маркер системског оксидативног стреса код људских волонтера. Часопис за алтернативну и комплементарну медицину, 17 (9), 827–833.
2. Цонклин, КА (2009). Дијетални антиоксиданти током хемотерапије рака: утицај на хемотерапијску ефикасност и развој нуспојава. Прехрана и рак, 37 (1), 1–18.
3. Меистер, А. (1988). Метаболизам глутатиона и његова селективна модификација. Часопис за биолошку хемију, 263 (33), 17205-17208.
4. Меистер, А., Андерсон, МЕ (1983). Глутатион. Анн Рев Биоцхем. , 52, 711-760.
5. Моррис, Д., Гуерра, Ц., Кхурасани, М., Гуилфорд, Ф., и Савиола, Б. (2013). Додатак глутатиона побољшава функције макрофага код ХИВ-а. Часопис за истраживање интерферона и цитокина, 11.
6. Мурраи, Р., Бендер, Д., Ботхам, К., Кеннелли, П., Родвелл, В., & Веил, П. (2009). Харпер'с Иллустратед Биоцхемистри (28. изд.). МцГрав-Хилл Медицал.
7. Нелсон, ДЛ и Цок, ММ (2009). Лехнингерови принципи биохемије. Омега издања (5. изд.). хттпс://дои.орг/10.1007/с13398-014-0173-7.2
8. Ноцтор, Г., Мхамди, А., Цхаоуцх, С., Хан, ИИ, Неукерманс, Ј., Маркуез-гарциа, Б., … Фоиер, ЦХ (2012). Глутатион у биљкама: интегрисани преглед. Биљка, ћелија и животна средина, 35, 454–484.
9. Пиззорно, Ј. (2014). Глутатион! Истраживачка медицина, 13 (1), 8–12.
10. Канунго, С., Старке, ДВ, Паи, Х. В, Миеиал, ЈЈ, и Ниеминен, А. (2007). Супплементација глутатион потенцира хипоксичну апоптозу С-глутатионионилацијом п65-НФкБ. Часопис за биолошку хемију, 282 (25), 18427-18436.
11. Рамирес, ПР и Ји, ЛЛ (2001). Додатак и тренинг глутатиона повећавају отпорност миокарда на исхемијско-реперфузију ин виво. Анн Ј. Пхисиол. Хеарт Цирц. Пхисиол. , 281, 679-688.
12. Сиес, Х. (2000). Глутатион и његова улога у ћелијским функцијама. Фрее Радицал Биологи & Медицине Р, 27 (99), 916–921.
13. Ву, Г., Фанг, И., Ианг, С., Луптон, ЈР, & Турнер, НД (2004). Метаболизам глутатиона и његове последице за здравље. Америчко удружење за прехрамбене науке, 489–492.