GLUTATHIONE: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PAG-ANDAR, BIOSYNTHESIS - BIOLOGY - 2025

Ang glutathione ( GSH ) ay isang maliit na molekula ng tripeptide (na may tatlong lamang na residu ng amino acid) na nonprotein na kasangkot sa maraming mga biological phenomena tulad ng enzymatic Mechanics, biosynthetic macromolecules, intermediary metabolism, oxygen toxicity, intracellular transport, atbp.

Ang maliit na peptide na ito, na naroroon sa mga hayop, halaman at ilang mga bakterya, ay itinuturing na isang oxido-pagbabawas ng "buffer", dahil ito ay isa sa pangunahing mababang mga molekular na timbang na naglalaman ng asupre at kulang sa lason na may kaugnayan sa mga nalalabi sa cysteine.

Glutathione molekular na istraktura (Pinagmulan: Claudio Pistilli sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Ang ilang mga sakit sa mga tao ay nauugnay sa kakulangan ng mga tukoy na enzymes ng metabolismo ng glutathione, at ito ay dahil sa maraming mga pag-andar nito sa pagpapanatili ng homeostasis ng katawan.

Ang malnutrisyon, oxidative stress at iba pang mga pathologies na pinagdudusahan ng mga tao ay maaaring mapatunayan bilang isang napakalaking pagbawas sa glutathione, kung bakit kung minsan ito ay isang mahusay na tagapagpahiwatig ng estado ng kalusugan ng mga sistema ng katawan.

Para sa mga halaman, sa parehong paraan, ang glutathione ay isang mahalagang kadahilanan para sa kanilang paglaki at pag-unlad, dahil nagsasagawa rin ito ng mga pag-andar sa maraming biosynthetic na mga landas at mahalaga para sa cellular detoxification at panloob na homeostasis, kung saan ito ay kumikilos bilang isang malakas na antioxidant.

katangian

Ang mga unang pag-aaral na isinasagawa na may kaugnayan sa lokasyon ng glutathione ng glutathione ay nagpakita na naroroon ito sa mitochondria. Nang maglaon, napansin din ito sa rehiyon na naaayon sa nuclear matrix at sa peroxisomes.

Sa kasalukuyan ay kilala na ang kompartimento kung saan ang konsentrasyon nito ay masagana ay nasa cytosol, dahil doon ay aktibo itong ginawa at dinala sa iba pang mga cellular compartment tulad ng mitochondria.

Sa mga selula ng mammalian, ang konsentrasyon ng glutathione ay nasa saklaw ng square, samantalang sa plasma ng dugo ang nabawasan na form (GSH) ay matatagpuan sa mga konsentrasyon ng micromolar.

Ang intracellular na konsentrasyon na ito ay malapit na kahawig ng konsentrasyon ng glucose, potasa, at kolesterol, mahahalagang elemento para sa istruktura ng cellular, function, at metabolismo.

Ang ilang mga organismo ay nagtataglay ng glutathione analog o variant molekula. Ang mga parasito ng Protozoan na nakakaapekto sa mga mammal ay may isang form na kilala bilang "trypanothion" at sa ilang mga bakterya ang tambalang ito ay pinalitan ng iba pang mga molekula ng asupre tulad ng thiosulfate at glutamylcysteine.

Ang ilang mga species ng halaman ay, bilang karagdagan sa glutathione, mga homologous molekula na may natitira kaysa sa glycine sa C-terminal end (homoglutathione), at na nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga katulad na function sa mga tripeptide na pinag-uusapan.

Sa kabila ng pagkakaroon ng iba pang mga compound na katulad ng glutathione sa iba't ibang mga organismo, ito ay isa sa mga "thiols" na natagpuan sa pinakamataas na konsentrasyon na intracellularly.

Ang mataas na ratio na karaniwang umiiral sa pagitan ng nabawasan na form (GSH) at ang oxidized form (GSSG) ng glutathione ay isa pang nakikilala na tampok ng molekula na ito.

Istraktura

Ang Glutathione o L-γ-glutamyl-L-cysteinyl-glycine, tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan nito, ay binubuo ng tatlong residue ng amino acid: L-glutamate, L-cysteine, at glycine. Ang mga residue ng cysteine ​​at glycine ay magkakaugnay sa pamamagitan ng karaniwang mga peptide bond, iyon ay, sa pagitan ng pangkat na α-carboxyl ng isang amino acid at ang pangkat ng α-amino ng iba pa.

Gayunpaman, ang bono na nangyayari sa pagitan ng glutamate at cysteine ​​ay hindi pangkaraniwan ng mga protina, dahil nangyayari ito sa pagitan ng γ-carboxyl na bahagi ng R group ng glutamate at ang pangkat ng α-amino ng cysteine, kaya ang bono na ito ay ito ay tinatawag na isang γ bond.

Ang maliit na molekula na ito ay may isang molar mass na higit sa 300 g / mol at ang pagkakaroon ng γ bond ay lilitaw na mahalaga para sa kaligtasan sa sakit ng peptide na ito laban sa pagkilos ng maraming mga aminopeptidase enzymes.

Mga Tampok

Tulad ng nabanggit, ang glutathione ay isang protina na nakikilahok sa maraming mga proseso ng cellular sa mga hayop, halaman, at ilang mga prokaryotes. Sa kahulugan na ito, ang pangkalahatang pakikilahok nito sa:

-Ang mga proseso ng protina synthesis at pagkasira

-Ang pagbuo ng DNA ribonucleotide precursors

-Pagpahiwatig ng aktibidad ng ilang mga enzymes

-Proteksyon ng mga cell sa pagkakaroon ng mga reaktibo na species ng oxygen (ROS) at iba pang mga libreng radikal

-Signal transduction

-Genetic expression at sa

-Aptosis o na-program na kamatayan ng cell

Coenzyme

Natutukoy din ang Glutathione na gumana bilang isang coenzyme sa maraming mga reaksyon ng enzymatic, at ang bahagi ng kahalagahan nito ay nauugnay sa kakayahang magdala ng mga amino acid sa anyo ng γ-glutamyl amino acid intracellularly.

Ang glutathione na maaaring mag-iwan ng cell (na ginagawa nito sa pinababang anyo nito) ay may kakayahang lumahok sa mga reaksyon ng pagbabawas ng oksihenasyon sa paligid ng lamad ng plasma at ang nakapaligid na kapaligiran ng cell, na pinoprotektahan ang mga cell mula sa pinsala laban sa iba't ibang klase ng mga ahente ng oxidizing.

Imbakan ng Cysteine

Ang tripeptide na ito ay gumagana din bilang isang mapagkukunan ng imbakan ng cysteine ​​at nag-aambag sa pagpapanatili ng nabawasan na estado ng mga pangkat na sulfhydryl ng mga protina sa loob ng cell at ang ferrous na estado ng pangkat ng heme ng mga protina na naglalaman ng sinabi ng cofactor.

Protein na natitiklop

Kapag nakikilahok ito sa natitiklop na protina, lumilitaw na may isang mahalagang function bilang isang pagbabawas ng ahente para sa mga disulfide na tulay na nabuo nang hindi naaangkop sa mga istruktura ng protina, na kadalasan ay dahil sa pagkakalantad sa mga ahente ng oxidizing tulad ng oxygen, hydrogen peroxide, peroxynitrite at ilang superoxides.

Pag-andar ng Erythrocyte

Sa mga erythrocytes, ang nabawasan na glutathione (GSH) na ginawa ng enzyme glutathione reductase, na gumagamit ng NADPH na ginawa ng landas ng pentose phosphate, ay nag-aambag sa pag-alis ng hydrogen peroxide sa pamamagitan ng reaksyon na nabalisa ng isa pang enzyme: glutathione peroxidase, na gumagawa ng tubig at na-oxidized glutathione (GSSG).

Ang pagkasira ng hydrogen peroxide at, samakatuwid, ang pag-iwas sa akumulasyon nito sa mga erythrocytes, nagpapatuloy sa haba ng buhay ng mga cells na ito, dahil iniiwasan nito ang pagkasira ng oxidative na maaaring mangyari sa lamad ng cell at maaaring humantong sa hemolysis.

Xenobiotic metabolismo

Ang Glutathione ay isang mahalagang manlalaro din sa xenobiotic metabolism, salamat sa pagkilos ng glutathione S-transferase enzymes na bumubuo ng mga glutathione conjugates na maaaring ma-metabolize nang intracellularly.

Maingat na tandaan na ang salitang "xenobiotic" ay ginagamit upang sumangguni sa mga gamot, pollutant ng kapaligiran at mga carcinogens ng kemikal kung saan nakalantad ang isang organismo.

Ang estado ng Oxidative ng mga cell

Dahil ang glutathione ay umiiral sa dalawang anyo, ang isang nabawasan at isang oxidized, ang relasyon sa pagitan ng dalawang molekula ay tumutukoy sa redox estado ng mga cell. Kung ang ratio ng GSH / GSSG ay mas malaki kaysa sa 100, ang mga cell ay itinuturing na malusog, ngunit kung ito ay malapit sa 1 o 10, maaari itong maging isang tagapagpahiwatig na ang mga cell ay nasa isang estado ng oxidative stress.

Biosynthesis

Ang glutathione tripeptide ay synthesized sa loob ng cell, kapwa sa mga halaman at hayop, sa pamamagitan ng pagkilos ng dalawang enzymes: (1) γ-glutamylcysteine ​​synthetase at (2) glutathione synthetase (GSH synthetase), habang ang pagkasira nito o " agnas ”ay depende sa pagkilos ng enzyme γ-glutamyl transpeptidase.

Sa mga organismo ng halaman, ang bawat isa sa mga enzyme ay na-encode ng isang solong gene at mga depekto sa alinman sa mga protina o ang kanilang mga encode na gen ay maaaring maging sanhi ng pagkamatay sa mga embryo.

Sa mga tao, tulad ng sa iba pang mga mammal, ang pangunahing site ng synthes at pag-export ng glutathione ay ang atay, partikular sa mga selula ng atay (hepatocytes) na pumapalibot sa mga venous ducts na nagdadala ng dugo at iba pang mga sangkap papunta at mula sa organ sa tanong.

Ang de novo synthesis ng glutathione, ang pagbabagong-buhay o recycling, ay nangangailangan ng enerhiya mula sa ATP na maganap.

Nabawasan ang glutathione (GSH)

Ang nabawasan na glutathione ay nagmula sa amino acid glycine, glutamate at cysteine, tulad ng nabanggit na, at ang synthesis nito ay nagsisimula sa pag-activate (gamit ang ATP) ng pangkat na γ-carboxyl ng glutamate (ng grupo ng R) upang makabuo ng isang acyl phosphate intermediate, na kung saan ito ay inaatake ng pangkat ng α-amino ng cysteine.

Ang unang dalawang amino acid condensation reaksyon ay na-catalyzed ng γ-glutamylcysteine ​​synthetase at karaniwang apektado ng intracellular na pagkakaroon ng mga amino acid glutamate at cysteine.

Ang dipeptide sa gayon nabuo ay kasunod na condensado na may isang glycine molekum salamat sa pagkilos ng GSH synthetase. Sa panahon ng reaksyong ito, ang isang pag-activate sa ATP ng α-carboxyl group ng cysteine ​​ay nangyayari rin upang makabuo ng isang acyl pospeyt at sa gayon pabor sa reaksyon sa nalalabi na glycine.

Oxidized glutathione (GSSG)

Kapag ang nabawasan na glutathione ay nakikilahok sa mga reaksyon ng pagbabawas ng oksihenasyon, ang form na na-oxidized ay aktwal na binubuo ng dalawang molekula ng glutathione na naka-link sa pamamagitan ng mga tulay na disulfide; para sa kadahilanang ito na ang form na na-oxidized ay pinaikling sa acronym na "GSSG".

Ang pagbuo ng mga oxidized species ng glutathione ay nakasalalay sa isang enzyme na kilala bilang glutathione peroxidase o GSH peroxidase, na kung saan ay isang peroxidase na naglalaman ng isang selenocysteine ​​(isang nalalabi na cysteine ​​na sa halip na magkaroon ng isang asupre na asupre ay may selenium na atom) sa lugar. aktibo.

Ang interconversion sa pagitan ng mga na-oxidized at nabawasan na form ay nangyayari salamat sa pakikilahok ng isang GSSG reductase o glutathione reductase, na gumagamit ng NAPDH upang paganahin ang pagbawas ng GSSG sa pagkakaroon ng oxygen, kasama ang concomitant na pagbuo ng hydrogen peroxide.

Mga pakinabang ng paggamit nito

Ang Glutathione ay maaaring ibigay nang pasalita, topically, intravenously, intranasally o nebulized, upang madagdagan ang sistematikong konsentrasyon nito sa mga pasyente na nagdurusa mula sa oxidative stress, halimbawa.

Kanser

Ang pananaliksik sa oral administration ng glutathione ay nagmumungkahi na ang pagkuha ng glutathione ay maaaring mabawasan ang mga panganib ng oral cancer at na, kapag pinangangasiwaan kasabay ng oxidative chemotherapeutics, binabawasan nito ang mga negatibong epekto ng therapy sa mga pasyente ng kanser.

HIV

Kadalasan, ang mga pasyente na nahawahan ng nakuha na immunodeficiency virus (HIV) ay mayroong mga kakulangan sa intracellular glutathione sa parehong mga pulang selula ng dugo at mga cell T at mga monocytes, na tumutukoy sa kanilang wastong paggana.

Sa isang pag-aaral ni Morris et al., Ipinakita na ang suplay ng glutathione sa macrophage mula sa mga pasyente na positibo sa HIV ay malaki ang pinabuting pag-andar ng mga cells na ito, lalo na laban sa mga impeksyon na may mga oportunistang pathogens tulad ng M. tuberculosis.

Aktibidad sa kalamnan

Ang iba pang mga pag-aaral ay may kinalaman sa pagpapabuti ng aktibidad ng contractile ng kalamnan, pagtatanggol sa antioxidative at pagkasira ng oxidative na sanhi ng tugon sa pinsala sa ischemia / reperfusion pagkatapos ng oral administration ng GSH sa panahon ng pagsasanay sa paglaban sa pisikal.

Mga pathology ng atay

Ito ay isinasaalang-alang, sa turn, na ang ingestion o intravenous na administrasyon ay may mga pag-andar sa pag-iwas sa pag-unlad ng ilang mga uri ng cancer at sa pagbawas ng mga cellular pinsala na nangyayari bilang isang resulta ng ilang mga pathologies sa atay.

Antioxidant

Bagaman hindi lahat ng mga pag-aaral na iniulat ay isinasagawa sa mga pasyente ng tao, ngunit karaniwang mga pagsubok sa mga modelo ng hayop (sa pangkalahatan ay murine), ang mga resulta na nakuha sa ilang mga klinikal na pagsubok ay iginiit ang pagiging epektibo ng exogenous glutathione bilang isang antioxidant.

Para sa kadahilanang ito, ginagamit ito para sa paggamot ng mga katarata at glaucoma, bilang isang "anti-aging" na produkto, para sa paggamot ng hepatitis, maraming sakit sa puso, pagkawala ng memorya at upang palakasin ang immune system, at para sa paglilinis pagkatapos ng pagkalason sa mga mabibigat na metal at gamot.

"Pagsipsip"

Ang exogenously na pinamamahalaan ng glutathione ay hindi maaaring magpasok ng mga cell maliban kung ito ay hydrolyzed sa kanyang nasasakupang amino acid. Samakatuwid, ang direktang epekto ng pangangasiwa (oral o intravenous) ng tambalang ito ay ang pagtaas ng intracellular na konsentrasyon ng GSH salamat sa kontribusyon ng mga amino acid na kinakailangan para sa synt synthes, na maaaring epektibong maipadala sa cytosol.

Mga epekto

Bagaman ang paggamit ng glutathione ay itinuturing na "ligtas" o hindi nakakapinsala, hindi sapat na pag-aaral ang nagawa sa mga epekto nito.

Gayunpaman, mula sa ilang mga iniulat na pag-aaral, kilala na maaari itong magkaroon ng negatibong epekto na resulta mula sa pakikipag-ugnay sa iba pang mga gamot at maaaring mapanganib sa kalusugan sa iba't ibang mga konteksto ng physiological.

Kung ito ay kinuha sa pangmatagalang, tila sila ay kumikilos na labis na bawasan ang mga antas ng zinc at, bilang karagdagan, kung ito ay inhaled, maaari itong maging sanhi ng matinding pag-atake ng hika sa mga pasyente ng hika.

Mga Sanggunian

1. Allen, J., & Bradley, R. (2011). Mga Epekto ng Oral Glutathione Supplementation sa Systemic Oxidative Stress Biomarkers sa Human Volunteers. Ang Journal of Alternative and komplementong Medisina, 17 (9), 827–833.
2. Conklin, KA (2009). Pandiyeta Antioxidants Sa Kanser Chemotherapy: Epekto sa Chemotherapeutic Epektibo at Pag-unlad ng Side effects. Nutrisyon at Kanser, 37 (1), 1–18.
3. Meister, A. (1988). Ang Glutathione Metabolism at ang Selective Modification nito. Ang Journal of Biological Chemistry, 263 (33), 17205-17208.
4. Meister, A., & Anderson, ME (1983). Glutathione. Si Ann. Rev Biochem. , 52, 711-760.
5. Morris, D., Guerra, C., Khurasany, M., Guilford, F., & Saviola, B. (2013). Ang Supplementation ng Glutathione Nagpapabuti ng Mga Pag-andar ng Macrophage sa HIV. Journal ng Interferon & Cytokine Research, 11.
6. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Isinalarawan na Biochemistry ng Harper (ika-28 ed.). McGraw-Hill Medikal.
7. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Mga Prinsipyo ng Lehninger ng Biochemistry. Mga Edisyon ng Omega (Ika-5 ed.). 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 sa mga halaman: isang nakapaloob na pangkalahatang-ideya. Plant, Cell & Environment, 35, 454–484.
9. Pizzorno, J. (2014). Glutathione! Investigative Medicine, 13 (1), 8-12.
10. Qanungo, S., Starke, DW, Pai, H. V, Mieyal, JJ, & Nieminen, A. (2007). Glutathione Supplementation Potentiates Hypoxic Apoptosis ni S-Glutathionylation ng p65-NFkB. Ang Journal of Biological Chemistry, 282 (25), 18427-18436.
11. Ramires, PR, & Ji, LL (2001). Ang supplemental at pagsasanay sa glutathione ay nagdaragdag ng paglaban sa myocardial sa ischemia-reperfusion sa vivo. Si Ann. J. Physiol. Puso Circ. Physiol. , 281, 679-688.
12. Sies, H. (2000). Glutathione at ang Role nito sa Cellular Function. Libreng Radical Biology & Medicine R, 27 (99), 916–921.
13. Wu, G., Fang, Y., Yang, S., Lupton, JR, & Turner, ND (2004). Ang Glutathione Metabolismo at ang mga Implikasyon nito para sa Kalusugan. American Society para sa Nutritional Sciences, 489–492.