GLUTATHIONE: KJENNETEGN, STRUKTUR, FUNKSJONER, BIOSYNTESE - BIOLOGI - 2026

Den glutation ( GSH ) er et tripeptid lite molekyl (med bare tre aminosyreresidier) ikke-protein involvert i en rekke biologiske fenomener som enzymatiske Mechanics, biosyntetiske makromolekyler, den intermediære metabolisme, oksygentoksisitet, intracellulær transport, etc.

Dette lille peptidet, som er til stede i dyr, planter og noen bakterier, regnes som en oksidoreduserende "buffer", siden det er en av de viktigste forbindelsene med lav molekylvekt som inneholder svovel og mangler giftigheten forbundet med cysteinrester.

Glutathione molekylstruktur (Kilde: Claudio Pistilli via Wikimedia Commons)

Noen sykdommer hos mennesker har vært assosiert med mangelen på spesifikke enzymer i glutathionmetabolismen, og dette skyldes dets flere funksjoner i å opprettholde kroppens homeostase.

Underernæring, oksidativt stress og andre patologier som mennesker påføres kan bevises som en drastisk reduksjon i glutation, og det er noen ganger en god indikator på helsetilstanden i kroppssystemene.

For planter er på samme måte glutation en viktig faktor for deres vekst og utvikling, siden den også utfører funksjoner i flere biosyntetiske veier og er avgjørende for cellulær avgiftning og intern homeostase, der den fungerer som en kraftig antioksidant.

kjennetegn

De første studiene som ble utført i forhold til den subcellulære plasseringen av glutation, viste at den er til stede i mitokondriene. Senere ble det også observert i regionen som tilsvarer den kjernefysiske matrisen og i peroksisomer.

For tiden er det kjent at kammeret der det er mest konsentrert i cytosol, siden det aktivt blir produsert og transportert til andre cellulære rom, for eksempel mitokondrier.

I pattedyrceller er konsentrasjonen av glutation i millimolområdet, mens det i blodplasma er sin reduserte form (GSH) i mikromolare konsentrasjoner.

Denne intracellulære konsentrasjonen ligner nær konsentrasjonen av glukose, kalium og kolesterol, essensielle elementer for cellulær struktur, funksjon og metabolisme.

Noen organismer har glutathion-analoge eller variantmolekyler. Protozoanparasitter som påvirker pattedyr har en form kjent som "trypanothion", og i noen bakterier erstattes denne forbindelsen med andre sulfuriserte molekyler som tiosulfat og glutamylcystein.

Enkelte plantearter har, i tillegg til glutathion, homologe molekyler som har andre rester enn glycin i den C-terminale enden (homoglutathione), og som er preget av å ha funksjoner som ligner de for det aktuelle tripeptidet.

Til tross for eksistensen av andre forbindelser som ligner glutation i forskjellige organismer, er dette en av "tiolene" som er funnet i den høyeste konsentrasjonen intracellulært.

Det høye forholdet som normalt eksisterer mellom den reduserte formen (GSH) og den oksiderte formen (GSSG) av glutation er et annet kjennetegn ved dette molekylet.

Struktur

Glutathione eller L-y-glutamyl-L-cysteinyl-glycin er, som navnet tilsier, sammensatt av tre aminosyrerester: L-glutamat, L-cystein og glycin. Cystein- og glycinrestene er bundet sammen gjennom vanlige peptidbindinger, det vil si mellom a-karboksylgruppen til den ene aminosyren og a-aminogruppen til den andre.

Imidlertid er bindingen som oppstår mellom glutamat og cystein ikke typisk for proteiner, siden den forekommer mellom y-karboksyldelen av R-gruppen av glutamat og a-aminogruppen til cystein, så denne bindingen er det kalles en y-binding.

Dette lille molekylet har en molmasse på litt over 300 g / mol, og tilstedeværelsen av y-bindingen ser ut til å være avgjørende for immuniteten til dette peptidet mot virkningen av mange aminopeptidaseenzymer.

Egenskaper

Som nevnt er glutation et protein som deltar i en rekke cellulære prosesser i dyr, planter og visse prokaryoter. På denne måten er dens generelle deltakelse i:

-Prosessene for proteinsyntese og nedbrytning

-Dannelsen av DNA-ribonukleotidforløpere

-Regulering av aktiviteten til noen enzymer

-Beskyttelse av celler i nærvær av reaktive oksygenarter (ROS) og andre frie radikaler

-Signaltransduksjon

-Genetisk uttrykk og inn

-Aptose eller programmert celledød

koenzym

Det er også bestemt at glutation fungerer som et koenzym i mange enzymatiske reaksjoner, og at en del av dens betydning er relatert til dens evne til å transportere aminosyrer i form av y-glutamylaminosyrer intracellulært.

Glutathionet som kan forlate cellen (som den gjør i sin reduserte form) er i stand til å delta i oksidasjonsreduksjonsreaksjoner i nærheten av plasmamembranen og det omkringliggende cellemiljøet, som beskytter celler mot skade mot forskjellige klasser av oksidasjonsmidler.

Cysteinlagring

Dette tripeptidet fungerer også som en cysteinlagringskilde og bidrar til å opprettholde den reduserte tilstanden til sulfhydrylgruppene til proteinene i celleinnretningen og jernholdige tilstander i hemmegruppen til proteiner som inneholder nevnte kofaktor.

Proteinfolding

Når den deltar i proteinfolding, ser det ut til å ha en viktig funksjon som reduksjonsmiddel for disulfidbroer som har dannet seg uhensiktsmessig i proteinstrukturer, noe som vanligvis skyldes eksponering for oksydasjonsmidler som oksygen, hydrogenperoksyd, peroxynitrite og noen superoksider.

Erytrocyttfunksjon

I erytrocytter bidrar den reduserte glutation (GSH) produsert av enzymet glutathione reductase, som bruker NADPH produsert av pentosefosfatveien, til fjerning av hydrogenperoksyd gjennom reaksjonen katalysert av et annet enzym: glutation peroxidase, som produserer vann og oksidert glutation (GSSG).

Nedbrytningen av hydrogenperoksyd og derfor forebygging av akkumulering i erytrocytter, forlenger levetiden til disse cellene, siden den unngår den oksidative skaden som kan oppstå i cellemembranen og som kan ende i hemolyse.

Xenobiotisk metabolisme

Glutathione er også en viktig aktør i xenobiotisk metabolisme, takket være virkningen av glutathione S-transferase-enzymer som genererer glutathion-konjugater som deretter kan metaboliseres intracellulært.

Det er forsvarlig å huske at uttrykket "xenobiotikum" brukes for å referere til medisiner, miljøgifter og kjemiske kreftfremkallende stoffer som en organisme blir utsatt for.

Oksidativ tilstand av celler

Siden glutation eksisterer i to former, en redusert og en oksidert, bestemmer forholdet mellom de to molekylene redoks-tilstanden til celler. Hvis GSH / GSSG-forholdet er større enn 100, anses cellene som sunne, men hvis det er nær 1 eller 10, kan det være en indikator på at cellene er i en tilstand av oksidativt stress.

biosyntesen

Glutathion-tripeptidet syntetiseres inne i cellen, både i planter og dyr, ved virkning av to enzymer: (1) γ-glutamylcystein-syntetase og (2) glutathione synthetase (GSH-syntetase), mens dets nedbrytning eller " dekomponering ”avhenger av virkningen av enzymet γ-glutamyl transpeptidase.

I planteorganismer blir hvert enzym kodet av et enkelt gen, og defekter i noen av proteinene eller deres kodende gener kan forårsake embryo-dødelighet.

Hos mennesker, som i andre pattedyr, er hovedstedet for syntese og eksport av glutathione leveren, spesielt i leverceller (hepatocytter) som omgir venekanalene som transporterer blod og andre stoffer til og fra organet i spørsmål.

De novo-syntesen av glutathione, dens regenerering eller resirkulering, krever energi fra ATP for å skje.

Redusert glutation (GSH)

Nedsatt glutation er avledet fra aminosyrene glycin, glutamat og cystein, som allerede nevnt, og syntesen av denne begynner med aktiveringen (ved bruk av ATP) av-karboksylgruppen av glutamat (av R-gruppen) for å danne et mellomliggende acylfosfat, som den angripes av a-aminogruppen av cystein.

Denne første to aminosyrekondensasjonsreaksjonen katalyseres av y-glutamylcystein-syntetase og påvirkes vanligvis av den intracellulære tilgjengeligheten av aminosyrene glutamat og cystein.

Dermed dannet dipeptid blir deretter kondensert med et glycinmolekyl takket være virkningen av GSH-syntetase. Under denne reaksjonen skjer også en aktivering med ATP av a-karboksylgruppen av cystein for å danne et acylfosfat og således favorisere reaksjonen med glycinresten.

Oksidert glutation (GSSG)

Når redusert glutathione deltar i oksidasjonsreduksjonsreaksjoner, består den oksiderte formen faktisk av to glutathion-molekyler koblet sammen gjennom disulfidbroer; det er av den grunn at den oksiderte formen er forkortet med forkortelsen "GSSG".

Dannelsen av den oksyderte arten av glutation er avhengig av et enzym kjent som glutathion peroxidase eller GSH peroxidase, som er en peroxidase som inneholder et selenocystein (en cysteinrest som i stedet for å ha et svovelatom har et selenatom). aktiv.

Interkonversjonen mellom de oksyderte og reduserte formene skjer takket være deltakelsen av en GSSG-reduktase eller glutation-reduktase, som bruker NAPDH for å katalysere reduksjonen av GSSG i nærvær av oksygen, med samtidig dannelse av hydrogenperoksyd.

Fordeler med inntaket

Glutathione kan administreres oralt, topisk, intravenøst, intranasalt eller forstøvet for å øke dets systemiske konsentrasjon hos pasienter som for eksempel lider av oksidativt stress.

Kreft

Forskning på oral administrering av glutathion antyder at å ta glutation kan redusere risikoen for kreft i munnen, og at det, når det administreres i forbindelse med oksidativ kjemoterapeutika, reduserer de negative effektene av terapi hos kreftpasienter.

HIV

Generelt har pasienter infisert med det ervervede immunsviktviruset (HIV) intracellulære glutation-mangler i både røde blodlegemer og T-celler og monocytter, noe som avgjør deres korrekte funksjon.

I en studie av Morris et al., Ble det vist at tilførselen av glutation til makrofager fra HIV-positive pasienter betydelig forbedret funksjonen til disse cellene, spesielt mot infeksjoner med opportunistiske patogener som M. tuberculosis.

Muskelaktivitet

Andre studier har å gjøre med forbedring av muskelkontraktil aktivitet, antioksidativt forsvar og oksidativ skade forårsaket som respons på iskemi / reperfusjonsskade etter oral administrering av GSH under fysisk motstandstrening.

Leverpatologier

Det har i sin tur blitt vurdert at inntak eller intravenøs administrering har funksjoner for å forhindre fremskritt av noen typer kreft og i reduksjon av celleskader som oppstår som et resultat av visse leverpatologier.

antioxidant

Selv om ikke alle rapporter som er rapportert har blitt utført på humane pasienter, men vanligvis er tester i dyremodeller (generelt murine), hevder resultatene oppnådd i noen kliniske studier effektiviteten av eksogent glutation som en antioksidant.

Av denne grunn brukes den til behandling av grå stær og glaukom, som et "anti-aging" produkt, til behandling av hepatitt, mange hjertesykdommer, hukommelsestap og for å styrke immunforsvaret, og for rensing etter forgiftning med tungmetaller og medikamenter.

"Absorpsjon"

Eksogent administrert glutation kan ikke komme inn i celler med mindre det hydrolyseres til de bestående bestanddeler av aminosyrene. Derfor er den direkte effekten av administrasjonen (oral eller intravenøs) av denne forbindelsen økningen av den intracellulære konsentrasjonen av GSH takket være bidraget fra aminosyrene som er nødvendige for dens syntese, som effektivt kan transporteres til cytosol.

Bivirkninger

Selv om inntak av glutathion anses som "trygt" eller ufarlig, er det ikke gjort nok studier på bivirkningene.

Fra de få rapporterte studiene er det imidlertid kjent at det kan ha negative effekter som følger av interaksjon med andre medisiner, og som kan være helseskadelig i forskjellige fysiologiske sammenhenger.

Hvis det tas på lang sikt, ser det ut til at de virker for å redusere sinknivået i overkant, og i tillegg, hvis det inhaleres, kan det føre til alvorlige astmaanfall hos astmatiske pasienter.

referanser

1. Allen, J., & Bradley, R. (2011). Effekter av oral glutation-supplementering på systemisk oksidativt stress-biomarkører hos menneskelige frivillige. Journal of Alternative and Complementary Medicine, 17 (9), 827–833.
2. Conklin, KA (2009). Kostholdsantioksidanter under kreftkjemoterapi: innvirkning på kjemoterapeutisk effektivitet og utvikling av bivirkninger. Ernæring og kreft, 37 (1), 1–18.
3. Meister, A. (1988). Glutathion metabolism and its Selective Modification. Journal of Biologisk kjemi, 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). Glutationstilskudd forbedrer makrofagfunksjoner 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. utg.). McGraw-Hill Medical.
7. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger prinsipper for biokjemi. Omega Editions (5. utg.). 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). Glutathione i planter: en integrert oversikt. Plante, celle og miljø, 35, 454–484.
9. Pizzorno, J. (2014). Glutation! Undersøkelsesmedisin, 13 (1), 8–12.
10. Qanungo, S., Starke, DW, Pai, H. V, Mieyal, JJ, & Nieminen, A. (2007). Glutationstilskudd potenserer hypoksisk apoptose ved S-Glutathionylering av p65-NFkB. Journal of Biologisk kjemi, 282 (25), 18427-18436.
11. Ramires, PR, & Ji, LL (2001). Tilskudd og trening av glutation øker myokardiell motstand mot iskemi-reperfusjon in vivo. Ann. J. Physiol. Hjertesirk. Physiol. , 281, 679-688.
12. Sies, H. (2000). Glutathione og dens rolle i mobilfunksjoner. Free Radical Biology & Medicine R, 27 (99), 916–921.
13. Wu, G., Fang, Y., Yang, S., Lupton, JR, & Turner, ND (2004). Glutathion metabolism and its implications for Health. American Society for Nutritional Sciences, 489–492.