HISTIDIN: EGENSKAPER, STRUKTUR, FUNKTIONER, LIVSMEDEL - BIOLOGI - 2025

Det histidin (His, H) är en aminosyra som används för proteinsyntes. Det är en hydrofil molekyl, så den är generellt orienterad mot den yttre delen av proteinstrukturer när de befinner sig i ett flytande medium.

Det anses vara en essentiell aminosyra för växande barn eftersom de inte producerar den. Hos vuxna finns det en liten produktion av histidin, men det är inte tillräckligt för att tillhandahålla de dagliga kraven, varför det anses vara en semi essentiell aminosyra.

Aminosyrans kemiska struktur Histidine (Källa: Borb, via Wikimedia Commons)

För djur och människor är histidin en essentiell eller åtminstone halvviktig aminosyra, dock producerar växter, svampar och mikroorganismer effektivt det histidin de behöver och är en del av kostkällorna till histidin, förutom proteiner. djur.

Histidin utför mycket viktiga fysiologiska funktioner hos människor, till exempel: att vara en del av de aktiva centrumen för många enzymer, delta i tillväxt, immunsystemet och bildningen av myelin i nervfibrer, bland andra.

Histidinbiosyntes är en komplex process som huvudsakligen äger rum i levern och kräver 9 till 11 enzymatiska steg. Dess nedbrytning sker i levern och huden och går igenom bildningen av glutamat och sedan följer olika vägar.

Många livsmedel är rika på histidin, såsom animaliska proteiner som kött och mejeriprodukter, såväl som växtproteiner. Dessa ger en stor del av de dagliga histidinkraven som vår kropp behöver för att fungera korrekt.

Histidinbrist eller överskott orsakat av ärftliga metabolism- eller transportproblem, eller dietfel vid intag, är relaterade till några viktiga problem som påverkar hälsan hos både barn och vuxna. Genom tillräckligt intag av histidin kan du upprätthålla ett hälsosamt och hälsosamt liv i de flesta fall.

egenskaper

Ett slående drag hos histidin är att det kan omvandlas till histamin, ett ämne som är aktivt involverat i många allergiska och inflammatoriska reaktioner.

I fiskar som exponeras för miljön utan tillräcklig kylning kan bakterier omvandla histidin till histamin och därför orsakar de matförgiftning när de intas.

Ett annat kännetecken för denna aminosyra är att det är en av få, bland de 22 existerande, som joniserar inom det fysiologiska pH-området (cirka 7,4) och därför aktivt kan delta i det katalytiska stället för många enzymer.

I hemoglobinmolekylen är proximal histidin en av liganderna i hemgruppen. Med andra ord, denna aminosyra deltar i syretransportfunktionen i hemoglobin och är avgörande för syntesen av detta protein såväl som för myoglobin, som också kallas "muskelhemoglobin".

Strukturera

Histidin är en basisk polär hydrofil aminosyra , klassificerad inom de essentiella aminosyrorna, eftersom den inte kan syntetiseras av djur. Men som tidigare nämnts syntetiseras det av bakterier, svampar och växter.

Hos växande barn är histidin absolut nödvändigt; den vuxna kan syntetisera den, men det är inte klart om detta uppfyller dagliga histidinbehov, så det måste intas med kosten.

Liksom alla aminosyror har histidin ett a-kol till vilket en aminogrupp, en karboxylgrupp, en väteatom och en sidokedja är bundna.

Sidokedjan av denna aminosyra bildas av en imidazolring som vid fysiologiskt pH protonerar och får en positiv laddning och kallas "imidazolium" förkortad ImH +.

Tillsammans med lysin och arginin bildar histidin gruppen basiska aminosyror. Av de tre är histidin den minst basiska och dess imidazolring kan avprotonera vid pH nära 6.

Eftersom histidin vid fysiologiskt pH kan byta protoner tenderar det att delta i enzymatisk katalys som involverar överföring av protoner. Eftersom det är en polär aminosyra, finns den vanligtvis på den yttre ytan av proteiner, där den kan hydrera i ett vattenhaltigt medium.

Funktioner

Som en del av det aktiva stället för enzymer

Histidin är nödvändigt för syntes av många proteiner, särskilt enzymer vars aktiva centra har denna aminosyra i sin struktur. Det är en del av det aktiva mitten av aldolaser hos däggdjur, där det fungerar som en protondonator.

Det finns i det aktiva mitten av karboxipeptidas A, ett pankreatiskt enzym som har ett aktivt ställe bestående av Zn och histidin. I det glykolytiska enzymet fosfoglyceratmutas finns det två histidinrester i dess aktiva centrum som fungerar som acceptorer eller givare för fosforylgrupper.

Det finns också i det aktiva stället för enzymer såsom glyceraldehyd 3-fosfatdehydrogenas, laktatdehydrogenas, papain, chymotrypsin, RNase A och histidin ammoniak lyas (histidas). Dessutom är det en allosterisk hämmare av enzymet glutaminsyntetas.

Andra funktioner

Denna aminosyra är av stor betydelse för kroppen eftersom dess dekarboxylering med histidindekarboxylas producerar histamin, en kraftfull vasodilator relaterad till inflammatoriska och allergiska reaktioner, närvarande i tarmen och i granulerna i cellerna i det mononukleära fagocytiska systemet.

Histidin produceras av nervcentraler i centrala nervsystemet med neuromodulerande funktioner.

Det är nödvändigt för bildandet av myelinhöljen av nervfibrer, så det spelar en viktig roll i överföringen av elektriska impulser i dem.

Tillsammans med tillväxthormon och andra aminosyror bidrar histidin till vävnadsreparationsmekanismer, främst i det kardiovaskulära systemet.

Några ytterligare funktioner inkluderar:

- Bidrar till avgiftning av vissa tungmetaller eftersom det fungerar som kelator.

- Skyddar mot strålskador.

- Deltar i bildandet av röda och vita blodkroppar.

- Det är nödvändigt för bildandet av hemoglobin.

- Hjälper till att bekämpa vissa negativa effekter av reumatoid artrit såsom inflammation och brist på rörlighet.

- Det är en viktig aminosyra för hårförnyelse, tillväxt och sexuell funktion.

Karnosin, anserin och homokarnosin är dipeptider bildade av histidin. De två första finns i muskler och har viktiga funktioner som buffertar och som aktivatorer av myosin ATPase.

Homocarnosine produceras i hjärnan i mängder som är 100 gånger större än karnosin i skelettmusklerna.

Biosyntes

Histidin får sitt kolskelett från ribos 5-fosfat. I E. Coli-bakterier produceras denna aminosyra från denna förening genom 11 enzymatiska steg:

1. Det första steget i syntesen består av överföringen av en fosforibosyl från ATP till kol 1 av ribos 5-fosfat, vilket genererar 5-fosforibosyl-1-pyrofosfat (PRPP). Enzymet fosforibosyl-pyrofosfat-syntetas (PRPP-syntetas) katalyserar denna reaktion.
2. Sedan sker överföringen av pyrofosfatgruppen från kol 1 till N-1 i ATP och N1- (5'-fosforibosyl) -ATP produceras. Enzymet som katalyserar denna reaktion är ATP-fosforibosyltransferas.
3. Genom verkan av fosforibosyl-ATP-pyrofosfathydroxylas hydrolyseras a, p-pyrofosfatbindningen av ATP och N1- (5'-fosforibosyl) -AMP bildas.
4. Enzymet fosforibosyl-AMP cyklohydroxylas öppnar purinringen mellan N-1 och C-6 och ribonukleotiden N1- (5'-fosforibosylformimino) -5-aminoimidazol-4-karboxamid-1-ribonukleotid bildas.
5. Sedan öppnas ribofuranosringen som kommer från PRPP och isomeriseras till en ketos, bildande N1- (5'-fosforibosylformimino) -5-aminoimidazol-4-karboxamid-1-ribonukleotid genom effekten av ett isomerasenzym.
6. Enzymet aminotransferas överför amidogruppen från glutamin, som omvandlas till glutamat, och bryter formimino-bindningen, varigenom 5-aminoimidazol-karboxamid-1-ribonukleotid frigörs och genererar imidazolglycerolfosfat.
7. En vattenmolekyl avlägsnas från imidazolglycerolfosfat med hjälp av imidazolglycerolfosfatdehydratas och imidazolacetolfosfat bildas.
8. För att imidazolacetolfosfat överförs en aminogrupp via histidinolfosfattransaminas och histidinolfosfat bildas.
9. Fosforestergruppen av histidinolfosfat hydrolyseras för att bilda histidinol. Histidinolfosfatfosfatas katalyserar denna reaktion.
10. Senare oxideras histidinol av histidinoldehydrogenas och bildas histidinalt.
11. Histidinoldehydrogenas själv oxiderar histidinal och omvandlar det till histidin.

Det första enzymet i den histidinbiosyntetiska vägen hämmas av vägprodukten, det vill säga, histidin deltar i den allosteriska hämningen av ATP-fosforibosyltransferas, som representerar den huvudsakliga regleringsmekanismen för vägen.

Degradering

Histidin, prolin, glutamat, arginin och glutamin är aminosyror som, när de nedbryts, slutar bilda a-ketoglutarat. Fyra av dem omvandlas först till glutamat, vilket genom transaminering ger upphov till a-ketoglutarat.

Histidin förlorar genom histidinas a-aminogruppen för att bli urokanat. Sedan hydratiserar urokanas positionerna 1 och 4 i urokanatet och bildar 4-imidazolon-5-propionat. Därefter sker hydrolysen av iminogruppen av 4-imidazolon-5-propionatet och bildar N-formiminoglutamatet.

Den senare reaktionen innefattar överföring av formyl från N-formiminoglutamat till tetrahydrofolat, som fungerar med enzymet glutamatformimintransferas. Slutprodukterna av denna reaktion är glutamat och N5-formimino tetrahydrofolat.

Α-ketoglutarat bildas genom transaminering av glutamat. Α-Ketoglutarate är en mellanprodukt i Krebs-cykeln och kan också komma in i den glukoneogena vägen för glukosbildning.

Aminogruppen av glutamat går in i ureaproduktionscykeln som ska elimineras i urinen. Alla dessa reaktioner inträffar i levern och några av dem i huden.

Histidinrika livsmedel

Det dagliga behovet av histidin är cirka 10 till 11 mg per kg kroppsvikt per dag. Hos växande barn är histidin en essentiell aminosyra som måste tillföras via kosten.

Hos andra djur är histidin också en essentiell aminosyra och de som odlas i stall måste få histidin för att bibehålla sina normala hemoglobinnivåer.

Livsmedel rika på histidin inkluderar:

- Nötkött, lamm, fläsk, kyckling och kalkon. Det finns också i fisk som tonfisk (till och med konserverad), lax, öring, snapper och havsabborre samt vissa skaldjur.

- Mjölk och derivat därav, särskilt i mogna ostar som parmesan, Gruyère, schweizisk ost och gouda, bland andra. I krämer, vassle, yoghurt och gräddfil.

- Sojabönor och torkad frukt som valnötter och frön. I solros, pumpa, vattenmelon, sesam, mandel, pistasch, jordnötssmör och chiafrön.

- Ägg och bönor eller vita bönor.

- Hela korn som quinoa, vete, brun ris, etc.

Fördelarna med dess intag

Det finns ett antal patologiska tillstånd där histidin kan vara användbart som ett komplement till behandling.

Bland dessa patologier kan vi nämna reumatoid artrit, arteriell hypertoni (eftersom en hypotensiv effekt av histidin har beskrivits) vid infektioner, frigiditet och sexuell impotens, tungmetallförgiftning, toxisk synovit, neurit, kräkningar av graviditet, hjärt-kärlsjukdomar och av hörsel, sår och anemi.

I huden ger nedbrytningen av konsumerat histidin urokansyra, som kan skydda huden genom att absorbera ultravioletta strålar.

Överskottsförbrukningen av histidin av friska individer ger inte stora förändringar, eftersom det snabbt försämras. Användningen av histidintillskott bör emellertid begränsas hos patienter med allvarliga lever- och / eller njurproblem.

Briststörningar

Histidinbrist är relaterat till förändringar i immunsvaret på grund av minskad produktion av histamin och vita blodkroppar, ansamling av fria radikaler och missbildningar eller dvärg i fostret.

Benproblem, dövhet och anemi i samband med histidinbrist har också rapporterats.

Hartnupsjukdom är ett ärftligt tillstånd som påverkar transporten av histidin och tryptofan genom slemhinnan i tunntarmen och njurarna, vilket orsakar en brist på båda aminosyrorna.

De mest relevanta kliniska manifestationerna är uppkomsten av skaliga och röda skador på huden efter exponering för solen, olika grader av rörelsestörning och vissa symtom på psykiatriska sjukdomar.

Histidinemia är en autosomal recessiv sjukdom som kännetecknas av en brist på enzymet histidas, vilket orsakar ökade nivåer av histidin i blod och urin.

Som en konsekvens kan dessa patienter inte bryta ned histidin till urokansyra i levern och huden. Denna sjukdom åtföljs av måttligt mental retardering, defekter i tal och hörselminne utan dövhet.

Begränsningen av histidinintaget som behandling har inte varit effektiv för att generera klinisk förbättring och medför risken för att generera tillväxtstörningar hos barn som drabbats av denna sjukdom.

referenser

1. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokemi (3: e upplagan). San Francisco, Kalifornien: Pearson.
2. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28: e upplagan). McGraw-Hill Medical.
3. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger principer för biokemi. Omega Editions (5: e upplagan). doi.org
4. Pencharz, P., Farri, L., & Papageorgiou, A. (1983). Effekterna av bröstmjölk och lågproteinformler på hastigheterna för total kroppsproteinomsättning och urinutskillnad av 3-metylhistidin hos för tidigt födda barn. Clinical Science, 64, 611–616.
5. Song, BC, Joo, N., Aldini, G., & Yeum, K. (2014). Biologiska funktioner hos histidindipeptider och metaboliskt syndrom. Nutrition Research and Practice, 8 (1), 3–10.