GLUTATION: EGENSKAPER, STRUKTUR, FUNKTIONER, BIOSYNTES - BIOLOGI - 2025

Den glutation ( GSH ) är en tripeptid liten molekyl (med endast tre aminosyrarester) icke-protein involverat i många biologiska fenomen såsom enzymatiska Mechanics, biosyntetiska makromolekyler, intermediär metabolism, syretoxicitet, intracellulär transport, etc.

Denna lilla peptid, närvarande i djur, växter och vissa bakterier, anses vara en oxideducerande "buffert", eftersom den är en av de huvudsakliga föreningarna med låg molekylvikt som innehåller svavel och saknar toxiciteten i samband med cysteinrester.

Glutathione molekylstruktur (Källa: Claudio Pistilli via Wikimedia Commons)

Vissa sjukdomar hos människor har förknippats med bristen på specifika enzymer i glutationmetabolismen, och detta beror på dess flera funktioner i upprätthållandet av kroppshomeostas.

Undernäring, oxidativ stress och andra patologier som lidit av människor kan bevisas som en drastisk minskning av glutation, varför det ibland är en bra indikator på hälsotillståndet i kroppssystemen.

För växter är på samma sätt glutation en oumbärlig faktor för deras tillväxt och utveckling, eftersom den också uppfyller funktioner i flera biosyntetiska vägar och är avgörande för cellulär avgiftning och intern homeostas, där den fungerar som en kraftfull antioxidant.

egenskaper

De första studierna som gjordes i relation till den subcellulära platsen för glutation visade att den finns i mitokondrierna. Senare observerades det också i regionen motsvarande kärnmatrisen och i peroxisomer.

För närvarande är det känt att facket där dess koncentration är vanligast finns i cytosolen, eftersom det där produceras och transporteras det aktivt till andra cellulära fack såsom mitokondrierna.

I däggdjursceller ligger koncentrationen av glutation i millimolområdet, medan i blodplasma dess reducerade form (GSH) finns i mikromolära koncentrationer.

Denna intracellulära koncentration liknar koncentrationen av glukos, kalium och kolesterol, viktiga element för cellstruktur, funktion och metabolism.

Vissa organismer har glutathion-analoga eller variantmolekyler. Protozoanparasiter som påverkar däggdjur har en form som kallas "trypanothion" och i vissa bakterier ersätts denna förening av andra svavelmolekyler såsom tiosulfat och glutamylcystein.

Vissa växtarter har, förutom glutathion, homologa molekyler som har andra rester än glycin vid den C-terminala änden (homoglutathion), och som kännetecknas av att de har funktioner som liknar de i den aktuella tripeptiden.

Trots att det finns andra föreningar som liknar glutation i olika organismer, är detta en av "tiolerna" som finns i den högsta koncentrationen intracellulärt.

Det höga förhållandet som normalt finns mellan den reducerade formen (GSH) och den oxiderade formen (GSSG) av glutation är ett annat kännetecken för denna molekyl.

Strukturera

Glutathione eller L-y-glutamyl-L-cysteinyl-glycin, som namnet antyder, består av tre aminosyrarester: L-glutamat, L-cystein och glycin. Cystein- och glycinrester kopplas samman genom vanliga peptidbindningar, det vill säga mellan a-karboxylgruppen i en aminosyra och a-aminogruppen i den andra.

Emellertid är bindningen som uppstår mellan glutamat och cystein inte typisk för proteiner, eftersom den förekommer mellan y-karboxyldelen av R-gruppen av glutamat och a-aminogruppen i cystein, så denna bindning är det kallas en y-bindning.

Denna lilla molekyl har en molmassa på drygt 300 g / mol och närvaron av y-bindningen verkar vara avgörande för immuniteten hos denna peptid mot verkan av många aminopeptidasenzymer.

Funktioner

Som nämnts är glutation ett protein som deltar i många cellulära processer i djur, växter och vissa prokaryoter. I denna mening är dess allmänna deltagande i:

-Processerna för proteinsyntes och nedbrytning

-Dannelsen av DNA-ribonukleotidprekursorer

-Reglering av aktiviteten hos vissa enzymer

-Skydd av celler i närvaro av reaktiva syrearter (ROS) och andra fria radikaler

-Signaltransduktion

-Genetiskt uttryck och in

-Aptos eller programmerad celldöd

coenzym

Glutathione har också fastställts att fungera som ett koenzym i många enzymatiska reaktioner, och en del av dess betydelse är relaterad till dess förmåga att transportera aminosyror i form av y-glutamylaminosyror intracellulärt.

Glutation som kan lämna cellen (som den gör i sin reducerade form) kan delta i oxidationsreduktionsreaktioner i närheten av plasmamembranet och den omgivande cellmiljön, som skyddar celler från skador mot olika klasser av oxidationsmedel.

Cysteinlagring

Denna tripeptid fungerar också som en cysteinlagringskälla och bidrar till upprätthållandet av det reducerade tillståndet för sulfhydrylgrupperna i proteinerna i cellinre och järnhaltigt tillstånd i hemgruppen hos proteinerna som innehåller nämnda kofaktor.

Proteinvikning

När det deltar i proteinvikten verkar det ha en viktig funktion som ett reducerande medel för disulfidbryggor som har bildats på ett olämpligt sätt i proteinstrukturer, vilket vanligtvis beror på exponering för oxidationsmedel såsom syre, väteperoxid, peroxynitrit och några superoxider.

Erytrocytfunktion

I erytrocyter bidrar den reducerade glutation (GSH) som produceras av enzymet glutation-reduktas, som använder NADPH som produceras av pentosfosfatvägen, till avlägsnande av väteperoxid genom reaktionen katalyserad av ett annat enzym: glutation peroxidas, som producerar vatten och oxiderat glutation (GSSG).

Nedbrytningen av väteperoxid och därför förhindrande av ansamling i erytrocyter förlänger livslängden för dessa celler, eftersom den undviker den oxidativa skadan som kan uppstå i cellmembranet och som kan sluta i hemolys.

Xenobiotisk metabolism

Glutathione är också en viktig aktör i xenobiotisk metabolism, tack vare verkan av glutathion S-transferas-enzymer som genererar glutationkonjugat som sedan kan metaboliseras intracellulärt.

Det är försiktigt att komma ihåg att uttrycket "xenobiotikum" används för att hänvisa till läkemedel, miljöföroreningar och kemiska cancerframkallande ämnen som en organisme utsätts för.

Oxidativt tillstånd av celler

Eftersom glutation finns i två former, en reducerad och en oxiderad, bestämmer förhållandet mellan de två molekylerna cellens redoxtillstånd. Om GSH / GSSG-förhållandet är större än 100, betraktas cellerna som friska, men om det är nära 1 eller 10 kan det vara en indikator på att cellerna är i ett tillstånd av oxidativ stress.

Biosyntes

Glutation-tripeptiden syntetiseras inuti cellen, både i växter och djur, genom verkan av två enzymer: (1) y-glutamylcystein-syntetas och (2) glutathione-syntetas (GSH-syntetas), medan dess nedbrytning eller " sönderdelning ”beror på verkan av enzymet y-glutamyltranspeptidas.

I växtorganismer kodas vart och ett av enzymerna av en enda gen och defekter i något av proteinerna eller deras kodande gener kan orsaka dödlighet i embryon.

Hos människor, liksom i andra däggdjur, är huvudsidan för syntesen och exporten av glutathion levern, speciellt i leverceller (hepatocyter) som omger venekanalerna som transporterar blod och andra ämnen till och från organet i fråga.

De novo-syntesen av glutation, dess regenerering eller återvinning kräver energi från ATP för att uppstå.

Reduced glutathione (GSH)

Reducerad glutation är härledd från aminosyrorna glycin, glutamat och cystein, som redan nämnts, och dess syntes börjar med aktiveringen (med användning av ATP) av y-karboxylgruppen av glutamat (från R-gruppen) för att bilda ett mellanliggande acylfosfat, som den attackeras av a-aminogruppen av cystein.

Denna första två aminosyrakondensationsreaktion katalyseras av y-glutamylcystein-syntetas och påverkas vanligtvis av den intracellulära tillgängligheten av aminosyrorna glutamat och cystein.

Den sålunda bildade dipeptiden kondenseras därefter med en glycinmolekyl tack vare verkan av GSH-syntetas. Under denna reaktion sker också en aktivering med ATP av a-karboxylgruppen av cystein för att bilda ett acylfosfat och därmed gynna reaktionen med glycinresten.

Oxiderad glutation (GSSG)

När reducerad glutation deltar i oxidationsreduktionsreaktioner består den oxiderade formen faktiskt av två glutationmolekyler kopplade samman genom disulfidbroar; det är av denna anledning att den oxiderade formen förkortas med förkortningen "GSSG".

Bildningen av den oxiderade typen av glutation beror på ett enzym som kallas glutationperoxidas eller GSH-peroxidas, som är ett peroxidas som innehåller ett selenocystein (en cysteinrest som istället för att ha en svavelatom har en selenatom). aktiva.

Samverkan mellan de oxiderade och reducerade formerna sker tack vare deltagande av ett GSSG-reduktas eller glutation-reduktas, som använder NAPDH för att katalysera reduktionen av GSSG i närvaro av syre, med samtidig bildning av väteperoxid.

Fördelarna med dess intag

Glutation kan administreras oralt, topiskt, intravenöst, intranasalt eller nebuliseras för att öka dess systemiska koncentration till exempelvis patienter som lider av oxidativ stress.

cancer

Forskning om oral administrering av glutation föreslår att dess intag kan minska risken för oral cancer och att det, när det administreras i samband med oxidativ kemoterapeutika, minskar de negativa effekterna av terapi hos cancerpatienter.

HIV

I allmänhet har patienter infekterade med det förvärvade immunbristviruset (HIV) intracellulära glutation-brister i både röda blodkroppar och T-celler och monocyter, vilket bestämmer deras korrekta funktion.

I en studie av Morris et al. Visades det att tillförsel av glutation till makrofager från HIV-positiva patienter avsevärt förbättrade funktionen hos dessa celler, särskilt mot infektioner med opportunistiska patogener såsom M. tuberculosis.

Muskelaktivitet

Andra studier har att göra med förbättring av muskelkontraktil aktivitet, antioxidativt försvar och oxidativ skada orsakad som svar på ischemi / reperfusionsskada efter oral administration av GSH under fysisk motståndsträning.

Leverpatologier

Det har i sin tur beaktats att dess intag eller intravenös administrering har funktioner för att förhindra framsteg av vissa typer av cancer och i minskningen av cellskador som uppstår till följd av vissa leverpatologier.

antioxidant

Trots det faktum att inte alla rapporterade studier har genomförts på mänskliga patienter, men vanligtvis är tester i djurmodeller (vanligtvis murint), bekräftar resultaten som erhållits i vissa kliniska studier effektiviteten av exogent glutation som antioxidant.

Av detta skäl används det för behandling av grå starr och glaukom, som en "anti-aging" produkt, för behandling av hepatit, många hjärtsjukdomar, minnesförlust och för att stärka immunförsvaret och för rening efter förgiftning med tungmetaller och läkemedel.

"Absorption"

Exogent administrerat glutation kan inte komma in i cellerna om det inte hydrolyseras till dess bestående aminosyror. Därför är den direkta effekten av administrationen (oral eller intravenös) av denna förening ökningen av den intracellulära koncentrationen av GSH tack vare bidraget av aminosyrorna som är nödvändiga för syntesen, som effektivt kan transporteras till cytosolen.

Bieffekter

Även om glutationintag anses vara "säkert" eller ofarligt, har inte tillräckligt med studier gjorts på dess biverkningar.

Men från de få rapporter som rapporterats är det känt att det kan ha negativa effekter till följd av interaktion med andra läkemedel och att det kan vara hälsoskadligt i olika fysiologiska sammanhang.

Om det tas på lång sikt verkar det som att de verkar för att sänka zinknivåerna alltför mycket och dessutom, om det inhaleras, kan det orsaka svåra astmaattacker hos astmatiska patienter.

referenser

1. Allen, J., & Bradley, R. (2011). Effekter av oral glutathiontillskott på systemiska oxiderande stressbiomarkörer hos mänskliga volontärer. Journal of Alternative and Complementary Medicine, 17 (9), 827–833.
2. Conklin, KA (2009). Kostholdiga antioxidanter under cancer Kemoterapi: Påverkan på kemoterapeutisk effektivitet och utveckling av biverkningar. Näring och cancer, 37 (1), 1–18.
3. Meister, A. (1988). Glutathionmetabolism och dess selektiva modifiering. Journal of Biologisk kemi, 263 (33), 17205-17208.
4. Meister, A., & Anderson, ME (1983). Glutation. Ann. Rev Biochem. 52, 711-760.
5. Morris, D., Guerra, C., Khurasany, M., Guilford, F., & Saviola, B. (2013). Glutathiontillskott förbättrar makrofagfunktioner i HIV. Journal of Interferon & Cytokine Research, 11.
6. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28: e upplagan). McGraw-Hill Medical.
7. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger principer för biokemi. Omega Editions (5: e upplagan). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
8. Noctor, G., Mhamdi, A., Chaouch, S., Han, YI, Neukermans, J., Marquez-garcia, B., … Foyer, CH (2012). Glutation i växter: en integrerad översikt. Plant, Cell & Environment, 35, 454–484.
9. Pizzorno, J. (2014). Glutation! Undersökande medicin, 13 (1), 8–12.
10. Qanungo, S., Starke, DW, Pai, H. V, Mieyal, JJ, & Nieminen, A. (2007). Glutation-tillskott potentierar hypoxisk apoptos genom S-glutionionylering av p65-NFkB. Journal of Biologisk kemi, 282 (25), 18427-18436.
11. Ramires, PR, & Ji, LL (2001). Glutathiontillskott och träning ökar myokardiell resistens mot ischemi-reperfusion in vivo. Ann. J. Physiol. Hjärta Circ. Physiol. 281, 679-688.
12. Sies, H. (2000). Glutathione och dess roll i cellulära funktioner. Free Radical Biology & Medicine R, 27 (99), 916–921.
13. Wu, G., Fang, Y., Yang, S., Lupton, JR, & Turner, ND (2004). Glutathionmetabolism och dess följder för hälsa. American Society for Nutritional Sciences, 489–492.