Glutation

Glutation

Općenito
Hemijski spojGlutation
Druga imena2S)-2-amino-4[(1R)-1-[(karboksimetil)karbamoil]-2-sulfaniletil]karbamoil}butanska kiselina
Molekularna formulaC10H17N3O6S
CAS registarski broj70-18-8
SMILESC(CC(=O)N[C@@H](CS)C(=O)NCC(=O)O)[C@@H](C(=O)O)N
InChI1/C10H17N3O6S/c11-5(10(18)19)1-2-7(14)13-6(4-20)
9(17)12-3-8(15)16/h5-6,20H,1-4,11H2,
(H,12,17)(H,13,14)(H,15,16)(H,18,19)/t5-,6-/m0/s1
Osobine1
Molarna masa07,32 g/mol
Tačka topljenja195
RastvorljivostRastvorljiv u metanolu i dietil eteru
Rizičnost
NFPA 704
0
0
0
 
1 Gdje god je moguće korištene su SI jedinice. Ako nije drugačije naznačeno, dati podaci vrijede pri standardnim uslovima.

Glutation (GSH) je tripeptid sa neobičnom peptidnom vezom između amino grupe cisteina (koji je vezan normalnom peptidnom vezom za glicin) i karboksilne grupe glutamatnog bočnog lanca. To je antioksidans za sprečavanje oštećenja ćelijskih komponenti koje izazvaju reakcije aktiviranja vrsta kisika, kao što su slobodni radikali i peroksidi.[1] Tiolne grupe glutationa su redukcijski agens‎‎i, koji se u životinjskim ćelijama javljaju u koncentraciji od približno 5 mM. Glutation reducira disulfidne veze unutar citoplazmatskih proteina do cisteina, delujući kao donor elektrona. U tom procesu, glutation se pretvara do njegove oksidirne forme glutation disulfida (GSSG), koji se također naziva i L(-)-glutation.[2][3] [4] [5] [6] [7][8]

Oksidirani glutation se može reducirati pomoću enzima glutation reduktaze, koja kao donor elektrona koristi NADPH. Odnos reduciranog i oksidirnog unutarćelijskog glutationa se često koristi kao mjera ćelijske toksičnosti.[9]

Biosinteza

[uredi | uredi izvor]

Biosintetski put glutationa imaju neke bakterije, kao kod cijanobakterija i proteobakterija, ali ga nema u mnogim drugim bakterijama. Većina eukariota sintetizira glutation, uključujući i ljude, ali neke ne, kao što su mahunarke, Entamoeba i Giardia. Jedine archaea koji prave glutation su halobakterije.[10][11][12]

Glutation nije esencijsko hranjivo za ljude, jer se može biosintetizovati u tijelu iz aminokiselina L-cysteina, L-glutaminske kiseline i glicina. Sulfhidril skupina (SH) cisteina služi kao donor protona i odgovorna je za biološke aktivnosti. Cistein je faktor ograničavajućie stope u biosintezi ćelijskog glutationa, jer je ova aminokiselina relativno rijetka u hrani.

Ćelije tvore glutation u dva koraka koji zavise od adenozin trifosfata:

Životinjska glutamat cistein ligaza (GCL) je heterodimerni enzim sastavljen od modulacijske podjedinice. Katalitska podjedinica je obavezna i dovoljna za svu GCL enzimsku aktivnost, dok neuromodulatorna podjedinice povećava efikasnost enzimske katalize. Miševi kojima nedostaju katalitske podjedinice (tj. nedostajuće sve de novo sinteze GSH) umre prije rođenja.[14] Miševi bez modulacijskih podjedinica ne ispoljavaju nikakav očigledan fenotip, ali pokazuju značajan pad u TSH i povećanu osjetljivost na toksične unose.[15][16][17]

Iako su sve ljudske ćelije sposobne za sintetiziranje glutationa, kao suštinska se pokazala njegova sinteza u jetri. Miševi sa genetički iduciranim gubitkom GCLC (odnosno, GSH sinteze) samo u jetri, ugibaju za mjesec dana nakon rođenja.[18]

Biljna glutamat cistein ligaza (GCL) je redoks-osjetljivi homodimerni enzim, koji je u biljnom carstvu konzerviran.[19] U okruženju zasićenom kisikom, formiraju se međumolekulski disulfidni mostovi, koje enzim prebacuje na dimerno aktivno stanje. Središnji potencijal kritičkog cisteinskog para je -318 mV. Pored redoks-ovisne kontrole, kod biljka postoji i GCL enzimski povratni odgovor, inhibiran putem GSH.[20] GCL je isključivo lociran u plastidima, a glutation syntetaza je dvociljna za plastide i citosol, tako da GSH i gama-glutamilcistein odlaze iz plastida.[21] Both glutathione biosynthesis enzymes are essential in plants; knock-outs of GCL and GS are lethal to embryo and seedling.[22]

Funkcija

[uredi | uredi izvor]

Glutation postoji i u reduciranoj (GSH) i oksidiranom (GSSG) stanju. U reduciranom, cisteinska grupa je u mogućnosti da donira redukcijski ekvivalent (H++e–) na druge nestabilne molekule, kao što je vrsta reaktivnog kisika. U doniranja elektrona, sam glutation postaje reaktivan, ali lahko reagira s drugim reaktivnim glutationom da se formira glutation disulfid (GSSG). Takva reakcija nastaje vjerojatno zbog relativno visoke koncentraciju glutationa u ćelijama (do 5 mm u jetri). GSH može regenerirati preko GSSG enzima glutation reduktaza (GSR): NADPH reducira FAD prisutan u GSR da proizvede prolazni Fadh-anion. Ovaj anion zatim brzo cijepa disulfidnu vezu (Cys 58 - Cys 63) i dovodi do stvaranja Cys63 što je nukleofilni napad na najbliži sulfidnu jedinicu u GSSG molekuli (promovira His467). To stvara mješovitu disulfidnu vezu (GS-Cys58) i GS-anion. His467 GSR onda protonizira GS-anion da se formira prvi GSH. Zatim, Cys63 nukleofil napada sulfid iz Cys58, oslobađajući GS-anion, koji, zauzvrat, pokupi proton otapala pušten iz enzima, čime se stvara drugi GSH. Dakle, za svaki GSSG i NADPH, dobiju se dvije molekuke reduciranog GSH, što može djelovati kao antioksidans, ponovo skupljajući reaktivnu vrstu kisika u ćeliji.

GSH može regenerirati iz GSSG od enzima glutation reduktaze (GSR): NADPH reducira prisutni FAD u GSR da proizvede prolazni Fadh-anion. Ovaj anion zatim brzo cijepa disulfidnu vezu (Cys 58 - Cys 63) i dovodi do Cys63 koji nukleophilno napada najbližu sulfidnu jedinicu u GSSG molekuli (promovira His467), što stvara mješovitu disulfidnu vezu (GS-Cys58) i GS-anion. His467 GSR onda protonizira GS-anion da se formira prvi GSH. Zatim, Cys63 nukleophilno napada sulfid u Cys58, oslobađajući GS-anion, koji, zauzvrat, pokupi proton otapala otpušten iz enzima, čime se stvara druga molekula GSH. Dakle, za svaki GSSG i NADPH, dobiju se dvije reduciranane molekule GSH, što može djelovati kao antioksidans ponovo skupljajući reaktivnu vrstu kisika u ćeliji.

U zdravim ćelijama i tkivima , preko 90% ukupnog glutationa je u reduciranoj obliku (GSH), a ima manje od 10% formiranog disulfidnog (GSSG). Povećan omjer GSSG/GSH se smatra pokazateljem oksidacijskog stresa.[23]

Glutation ima mnogostruke funkcije:

  • Glavni je unutrašnji antioksidans koji proizvode ćelije, koji direktno učestvuje u neutralizaciji slobodnih radikala i komponenti reaktivnog kisika, kao i održavanje vanjskih antioksidanasa, kao što su vitamini C i E, u reduciranom (aktivnom) obliku.[24][25]
  • Regulacija ciklusa dušik oksida je kritična za život,a može biti problem ako je neuređen.[26]
  • Koristi se u metaboličkim i biohemijskim reakcijama, kao što su sinteza i reparacija DNK , biosinteza proteina, sinteza prostaglandina, transport aminokiselina i aktiviranje enzima. Stoga, svaki tjelesni sistem može uticati na stanje glutationskog sistema, posebno imuni sistem, nervni sistem, gastrointestinalni trakt i pluća.
  • Ima vitalnu funkciju u metabolizmu željeza. Osiromašene ćelije kvasca osiromašen koje sadrže toksične razine GSH pokazuju intenzivnu privlaćnost za željezo, nalik odgovoru i oštećenju aktivnosti vanmitohondrijskih ISC enzima, a zatim i smrti.[27]

Također pogledajte

[uredi | uredi izvor]

Reference

[uredi | uredi izvor]
  1. ^ Pompella A., Visvikis A., Paolicchi A., De Tata V., Casini A. F. (2003). "The changing faces of glutathione, a cellular protagonist". Biochemical Pharmacology. 66 (8): 1499–503. doi:10.1016/S0006-2952(03)00504-5. PMID 14555227.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
  2. ^ Lindhorst T. (2007): Essentials of carbohydrate chemistry and biochemistry. Wiley-VCH, 3527315284}}
  3. ^ Robyt F. (1997): Essentials of carbohydrate chemistry. Springer, ISBN 0387949518.
  4. ^ Kornberg A. (1989): For the love of enzymes – The Odyssay of a biochemist. Harvard University Press, Cambridge (Mass.), London,ISBN 0-674-30775-5, ISBN 0-674-30776-3.
  5. ^ Voet D., Voet J. (1995): Biochemistry, 2nd Ed. Wiley, http://www.wiley.com/college/math/chem/cg/sales/voet.html.
  6. ^ Laidler K. J. (1978): Physical chemistry with biological applications. Benjamin/Cummings, Menlo Park, ISBN 0-8053-5680-0.
  7. ^ Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-1-8.
  8. ^ Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2000): Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-222-6.
  9. ^ Anna Pastore, Fiorella Piemonte, Mattia Locatelli, Anna Lo Russo, Laura Maria Gaeta, Giulia Tozzi, Giorgio Federici (2003). "Determination of blood total, reduced, and oxidized glutathione in pediatric subjects". Clinical Chemistry. 47 (8): 1467–9. PMID 11468240.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
  10. ^ Hunter G. K. (2000): Vital Forces. The discovery of the molecular basis of life. Academic Press, London 2000, ISBN 0-12-361811-8.
  11. ^ Nelson D. L., Cox M. M. (2013): Lehninger principles of biochemistry. W. H. Freeman and Co., ISBN 978-1-4641-0962-1.
  12. ^ Hall J. E., Guyton A. C. (2006): Textbook of medical physiology, 11th edition. Elsevier Saunders, St. Louis, Mo, ISBN 0-7216-0240-1.
  13. ^ White, C. C.; Viernes, H.; Krejsa, C. M.; Botta, D.; Kavanagh, T. J. (2003). "Fluorescence-based microtiter plate assay for glutamate–cysteine ligase activity". Analytical Biochemistry. 318 (2): 175–180. doi:10.1016/S0003-2697(03)00143-X. PMID 12814619.
  14. ^ Dalton, T; Dieter, MZ; Yang, Y; Shertzer, HG; Nebert, DW (2000). "Knockout of the Mouse Glutamate Cysteine Ligase Catalytic Subunit (Gclc) Gene: Embryonic Lethal When Homozygous, and Proposed Model for Moderate Glutathione Deficiency When Heterozygous". Biochemical and Biophysical Research Communications. 279 (2): 324–9. doi:10.1006/bbrc.2000.3930. PMID 11118286.
  15. ^ Yang, Y.; Dieter, MZ; Chen, Y; Shertzer, HG; Nebert, DW; Dalton, TP (2002). "Initial characterization of the glutamate-cysteine ligase modifier subunit Gclm(-/-) knockout mouse. Novel model system for a severely compromised oxidative stress response". Journal of Biological Chemistry. 277 (51): 49446–52. doi:10.1074/jbc.M209372200. PMID 12384496.
  16. ^ Giordano, G; Afsharinejad, Z; Guizzetti, M; Vitalone, A; Kavanagh, T; Costa, L (2007). "Organophosphorus insecticides chlorpyrifos and diazinon and oxidative stress in neuronal cells in a genetic model of glutathione deficiency". Toxicology and Applied Pharmacology. 219 (2–3): 181–9. doi:10.1016/j.taap.2006.09.016. PMID 17084875.
  17. ^ McConnachie, L. A.; Mohar, I.; Hudson, F. N.; Ware, C. B.; Ladiges, W. C.; Fernandez, C.; Chatterton-Kirchmeier, S.; White, C. C.; Pierce, R. H.; Kavanagh, T. J. (2007). "Glutamate Cysteine Ligase Modifier Subunit Deficiency and Gender as Determinants of Acetaminophen-Induced Hepatotoxicity in Mice". Toxicological Sciences. 99 (2): 628–36. doi:10.1093/toxsci/kfm165. PMID 17584759.
  18. ^ Chen, Ying; Yang, Yi; Miller, Marian L.; Shen, Dongxiao; Shertzer, Howard G.; Stringer, Keith F.; Wang, Bin; Schneider, Scott N.; Nebert, Daniel W.; Dalton, Timothy P. (2007). "Hepatocyte-specificGclcdeletion leads to rapid onset of steatosis with mitochondrial injury and liver failure". Hepatology. 45 (5): 1118–28. doi:10.1002/hep.21635. PMID 17464988.
  19. ^ Hothorn, M.; Wachter, A; Gromes, R; Stuwe, T; Rausch, T; Scheffzek, K (2006). "Structural Basis for the Redox Control of Plant Glutamate Cysteine Ligase". Journal of Biological Chemistry. 281 (37): 27557–65. doi:10.1074/jbc.M602770200. PMID 16766527.
  20. ^ Hicks, L. M.; Cahoon, R. E.; Bonner, E. R.; Rivard, R. S.; Sheffield, J.; Jez, J. M. (2007). "Thiol-Based Regulation of Redox-Active Glutamate-Cysteine Ligase from Arabidopsis thaliana". The Plant Cell Online. 19 (8): 2653–61. doi:10.1105/tpc.107.052597. PMC 2002632. PMID 17766407.
  21. ^ Wachter, Andreas; Wolf, Sebastian; Steininger, Heike; Bogs, Jochen; Rausch, Thomas (2004). "Differential targeting of GSH1 and GSH2 is achieved by multiple transcription initiation: implications for the compartmentation of glutathione biosynthesis in the Brassicaceae". The Plant Journal. 41 (1): 15–30. doi:10.1111/j.1365-313X.2004.02269.x. PMID 15610346.
  22. ^ Pasternak, Maciej; Lim, Benson; Wirtz, Markus; Hell, RüDiger; Cobbett, Christopher S.; Meyer, Andreas J. (2007). "Restricting glutathione biosynthesis to the cytosol is sufficient for normal plant development". The Plant Journal. 53 (6): 999–1012. doi:10.1111/j.1365-313X.2007.03389.x. PMID 18088327.
  23. ^ Halprin, Kenneth (1967). "The Measurement of Glutathione in Human Epidermis using Glutathione Reductase". Journal of Investigative Dermatology. 48 (2): 149. doi:10.1038/jid.1967.24.
  24. ^ Scholz, RW. Graham KS. Gumpricht E. Reddy CC. (1989). "Mechanism of interaction of vitamin E and glutathione in the protection against membrane lipid peroxidation". Ann NY Acad Sci. 570: 514–7. doi:10.1111/j.1749-6632.1989.tb14973.x.
  25. ^ Hughes, RE (1964). "Reduction of dehydroascorbic acid by animal tissues". Nature. 203 (4949): 1068–9. doi:10.1038/2031068a0.
  26. ^ Clementi, Emilio; Smith, Guy Charles; Howden, Martin; Dietrich, Salvador; Bugg, S; O'Connell, MJ; Goldsbrough, PB; Cobbett, CS (1999). "Phytochelatin synthase genes from Arabidopsis and the yeast Schizosaccharomyces pombe". The Plant cell. 11 (6): 1153–64. doi:10.1105/tpc.11.6.1153. JSTOR 3870806. PMC 144235. PMID 10368185.
  27. ^ Kumar, Chitranshu; et al. (2011). "Glutathione revisited: a vital function in iron metabolism and ancillary role in thiol-redox control". The EMBO Journal. 30: 2044–2056. doi:10.1038/emboj.2011.105. Eksplicitna upotreba et al. u: |last2= (pomoć)

Vanjski linkovi

[uredi | uredi izvor]
Portal iconPortal Hemija
Commons logo
Commons logo
Commons ima datoteke na temu: Glutation