Глутатіон - біологія

розчинний у воді (100 г · л -1 при 20 ° C) [1] та диметилформаміді [2]

5000 мг кг -1 (миша, перорально) [3]

Глутатіон (GSH), також γ-L-глутаміл-L-цистеїнілгліцин, є трипептидом, який утворюється з трьох амінокислот глутамінової кислоти, цистеїну та гліцину. Він міститься у високій концентрації майже у всіх клітинах і є однією з найважливіших антиоксидантних речовин в організмі. Водночас це резерв для цистеїну. Глутатіон не є справжнім трипептидом, оскільки амідна зв'язок між глутаміновою кислотою та цистеїном утворюється через γ-карбоксильну групу глутамінової кислоти, а не через α-карбоксильну групу, як у справжньому пептидному зв'язку.

Актинобактерії виробляють мікотіол замість глутатіону.

біосинтез

Глутатіон може синтезуватися організмом з амінокислот L-глутамінової кислоти, L-цистеїну та гліцину у двоступеневий процес.

При споживанні АТФ γ-глутамілцистеїн утворюється з глутамінової кислоти та цистеїну. Ізопептидний зв’язок утворюється між γ-карбоксильною групою залишку глутамінової кислоти та аміногрупою залишку цистеїну. Залучений фермент називається глутамат-цистеїн-лігазою (GCL, також γ-глутамілцистеїн-синтетаза).
За допомогою глутатіонсинтази гліцин додається до кінцевого атома вуглецю під час споживання АТФ.

Всі клітини в організмі людини мають здатність синтезувати GSH. Біосинтез речовини в печінці є надзвичайно важливим: миші з порушеною продукцією глутатіону в печінці гинуть протягом одного місяця після народження. [4]

Більшість еукаріотів здатні до синтезу GSH, але ні Ентамеба і лямблії. Біосинтетичний шлях відбувається у деяких бактерій, таких як B. ціанобактерії та протеобактерії, але багато інших бактерій відсутні. Серед архей лише галобактерії можуть самі синтезувати GSH.

функція

Заповідник цистеїну

GSH найбільш відомий як основна речовина у відновлювальному пулі. Постійне надходження цистеїну має важливе значення для синтезу білка, але цистеїн реактивний і постійно безповоротно втрачається в аеробному середовищі через окислення до сульфінової та сульфокислоти цистеїну. Таким чином, GSH також є надзвичайним запасом для амінокислоти цистеїн, а також використовується для синтезу таурину.

Плазма крові людини містить близько трьох грамів цистеїну у формі GSH, що відповідає запасу протягом трьох днів. [5]

Відновлювальний буфер

GSH може допомогти захистити клітинні макромолекули, такі як білки та ліпіди мембран, від “вільних радикалів” (активні форми кисню, АФК). Глутатіон окислюється і переходить із своєї мономерної форми GSH у димер GSSG.

АФК, які можуть виникнути в процесі дихання клітин, становлять значну небезпеку для численних компонентів клітин.Відновлений глутатіон (GSH) має вільну тіольну групу і може, в свою чергу, переносити електрони в АФК і, таким чином, робити їх нешкідливими. Дві окислені молекули глутатіону об'єднуються, утворюючи дисульфід глутатіону (GSSG), утворюючи дисульфідний місток. Фермент глутатіонредуктаза може бути використаний для отримання двох відновлених GSH з одного димера GSSG під час споживання NADPH. Окислювально-відновний потенціал GSH становить -240 мВ [6] і зменшується на 90% за рахунок активності глутатіонредуктази.

Біотрансформація

GSH відіграє важливу роль у фазі II біотрансформації шкідливих речовин. Речовини, кон'юговані з GSH, як правило, більш розчинні у воді і можуть виводитися через нирки. Глутатіон-S-трансфераза, яка в основному знаходиться в цитозолі, каталізує реакцію GSH з електрофільним вуглецем. Галоген, сульфат, сульфонат, фосфат та нітрогрупи можуть бути заміщені глутатіоном. Крім того, GSH можна додавати до активованих подвійних зв'язків та відкритих реактивних епоксидних кілець. Токсичний (отруйний) ефект включає активацію віцинальних дигалоалканів з утворенням високореактивного епісульфонієвого кільця, а також опосередкований β-ліазою перенос кон'югатів GSH в нирках до реакційноздатних сполук.

Більше функцій

У рослинах, нематодах, водоростях і грибах глутатіон також служить субстратом для синтезу фітохелатинів, які, як і металотіоїни, відіграють важливу роль у зв’язуванні важких металів.

Глутатіон виконує ще одне завдання у синтезі певних лейкотрієнів, наприклад, у синтезі лейкотрієну С4. Лейкотрієн А4 перетворюється на лейкотрієн С4 за допомогою глутатіон-S-трансферази.

історія

Коли Хопкінс описав цистеїнвмісний пептид у дріжджах і клітинах тварин і назвав його глутатіоном, спочатку вважали, що це γ-глутамілцистеїн. Тільки Харінгтон і Мід змогли підтвердити пізніше передбачувану фактичну структуру загальним синтезом у 1935 році. [7] [8]

Харчові добавки

Через свої антиоксидантні властивості глутатіон продається як харчова добавка. [9] Однак терапевтична користь дієтичного глутатіону не доведена. Парентеральна доставка збільшує рівень GSH у клітинах. [10] Потенційна користь глутатіону для здоров’я, наприклад як протиракового агента [11] або як засіб проти старіння, ще має бути науково доведена в клінічних дослідженнях.

Виробництво глутатіону в печінці може стимулюватися введенням ацетилцистеїну [12] (як донора цистеїну).

В якості суперечливого "ракового препарату" глутатіон отримують в одній суміші з антоціанами під назвою Recancostat comp. продав препарат славі в середині 1990-х. [13]