stringtranslate.com

Глутатион

Глутатион ( GSH , / ˌ ɡ l uː t ə ˈ θ aɪ oʊ n / ) является антиоксидантом у растений , животных , грибов , а также некоторых бактерий и архей . Глутатион способен предотвращать повреждение важных клеточных компонентов, вызванное такими источниками, как активные формы кислорода , свободные радикалы , пероксиды , перекиси липидов и тяжелые металлы . [2] Это трипептид с гамма-пептидной связью между карбоксильной группой боковой цепи глутамата и цистеином . Карбоксильная группа остатка цистеина присоединена нормальной пептидной связью к глицину .

Биосинтез и возникновение

Биосинтез глутатиона включает две аденозинтрифосфат -зависимые стадии:

Хотя все клетки животных способны синтезировать глутатион, было показано, что синтез глутатиона в печени имеет важное значение. Мыши, нокаутные по GCLC , умирают в течение месяца после рождения из-за отсутствия синтеза GSH в печени. [4] [5]

Необычная гамма-амидная связь в глутатионе защищает его от гидролиза пептидазами. [6]

Вхождение

Глутатион является наиболее распространенным тиолом в клетках животных, его концентрация варьируется от 0,5 до 10 ммоль/л. Он присутствует в цитозоле и органеллах . [6]

Люди синтезируют глутатион, но некоторые эукариоты этого не делают, в том числе некоторые представители Fabaceae , Entamoeba и Giardia . Единственные известные археи , производящие глутатион, — это галобактерии . Некоторые бактерии , такие как « цианобактерии » и псевдомонадоты , могут биосинтезировать глутатион. [7] [8]

Системная доступность перорально потребляемого глутатиона имеет плохую биодоступность, поскольку трипептид является субстратом протеаз (пептидаз) пищеварительного канала , а также из-за отсутствия специфического переносчика глутатиона на уровне клеточной мембраны. [9] [10] Введение N-ацетилцистеина (NAC), пролекарства цистеина, помогает восполнить внутриклеточные уровни GSH. [11] Запатентованное соединение рибоцеин изучалось как добавка, которая увеличивает выработку глутатиона, что помогает снизить гипергликемию. [12] [13]

Биохимическая функция

Глутатион существует в восстановленном (GSH) и окисленном ( GSSG ) состояниях. [14] Отношение восстановленного глутатиона к окисленному глутатиону внутри клеток является мерой клеточного окислительного стресса [15] [16] , где повышенное соотношение GSSG-к-GSH указывает на больший окислительный стресс. В здоровых клетках и тканях более 90% общего пула глутатиона находится в восстановленной форме (GSH), а остальная часть – в дисульфидной форме (GSSG). [17]

В восстановленном состоянии тиоловая группа цистеинильного остатка является источником одного восстанавливающего эквивалента . Таким образом образуется дисульфид глутатиона (GSSG). Окисленное состояние переходит в восстановленное с помощью НАДФН . [18] Это превращение катализируется глутатионредуктазой :

НАДФН + ГССГ + H 2 O → 2 GSH + НАДФ + + OH −

Роли

антиоксидант

GSH защищает клетки, нейтрализуя (восстанавливая) активные формы кислорода . [19] [6] Это преобразование иллюстрируется восстановлением пероксидов:

2 GSH + R 2 O 2 → GSSG + 2 ROH  (R = H, алкил)

и со свободными радикалами:

ГШ + Р • → 1/2ГССГ + ПРАВАЯ

Регулирование

Помимо дезактивации радикалов и реактивных оксидантов, глутатион участвует в тиоловой защите и окислительно-восстановительной регуляции клеточных тиоловых белков в условиях окислительного стресса путем глутатионилирования белка S , посттрансляционной модификации тиола, регулируемой окислительно-восстановительным процессом. Общая реакция включает образование несимметричного дисульфида из защищаемого белка (RSH) и GSH: [20]

РШ + ГШ + [О] → ГССР + H 2 O

Глутатион также используется для детоксикации метилглиоксаля и формальдегида , токсичных метаболитов, образующихся при окислительном стрессе. Эта реакция детоксикации осуществляется глиоксалазной системой . Глиоксалаза I (КФ 4.4.1.5) катализирует превращение метилглиоксаля и восстановленного глутатиона в S - D -лактоилглутатион. Глиоксалаза II (КФ 3.1.2.6) катализирует гидролиз S - D -лактоилглутатиона до глутатиона и D -молочной кислоты .

Он поддерживает экзогенные антиоксиданты, такие как витамины С и Е, в восстановленном (активном) состоянии. [21] [22] [23]

Метаболизм

Среди многих метаболических процессов, в которых он участвует, глутатион необходим для биосинтеза лейкотриенов и простагландинов . Он играет роль в хранении цистеина. Глутатион усиливает функцию цитруллина как часть цикла оксида азота . [24] Он является кофактором и действует на глутатионпероксидазу . [25] Глутатион используется для производства S-сульфанилглутатиона, который участвует в метаболизме сероводорода . [26]

Спряжение

Глутатион облегчает метаболизм ксенобиотиков . Ферменты глутатион S -трансферазы катализируют его конъюгацию с липофильными ксенобиотиками, способствуя их выведению или дальнейшему метаболизму. [27] Процесс конъюгации иллюстрируется метаболизмом N -ацетил- п -бензохинонимина (NAPQI). NAPQI представляет собой реактивный метаболит , образующийся при действии цитохрома P450 на парацетамол (ацетаминофен). Глутатион конъюгируется с NAPQI, и образовавшийся ансамбль выводится из организма.

В растениях

У растений глутатион участвует в управлении стрессом. Это компонент глутатион -аскорбатного цикла , системы, которая восстанавливает ядовитую перекись водорода . [28] Это предшественник фитохелатинов , олигомеров глутатиона , которые хелатируют тяжелые металлы, такие как кадмий . [29] Глутатион необходим для эффективной защиты от патогенов растений, таких как Pseudomonas syringae и Phytophthora Brassicae . [30] Аденилатсульфатредуктаза , фермент пути ассимиляции серы , использует глутатион в качестве донора электронов. Другими ферментами, использующими глутатион в качестве субстрата, являются глутаредоксины . Эти небольшие оксидоредуктазы участвуют в развитии цветов, салициловой кислоте и передаче защитных сигналов растениям. [31]

Использование

Виноделие

Содержание глутатиона в сусле , первой сырой форме вина, определяет эффект потемнения или карамелизации во время производства белого вина за счет улавливания хинонов кофеилвинной кислоты , образующихся в результате ферментативного окисления, в качестве продукта реакции винограда . [32] Его концентрацию в вине можно определить с помощью масс-спектрометрии UPLC-MRM. [33]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcd Хейнс, Уильям М., изд. (2016). Справочник CRC по химии и физике (97-е изд.). ЦРК Пресс . п. 3.284. ISBN 9781498754293.
  2. ^ Помпелла А., Висвикис А., Паолички А., Де Тата В., Казини А.Ф. (октябрь 2003 г.). «Меняющиеся лица глутатиона, клеточного героя». Биохимическая фармакология . 66 (8): 1499–1503. дои : 10.1016/S0006-2952(03)00504-5. ПМИД  14555227.
  3. ^ Уайт CC, Вирнес Х., Крейса CM, Ботта Д., Кавана Т.Дж. (июль 2003 г.). «Флуоресцентный титровальный микроанализ активности глутамат-цистеиновой лигазы». Аналитическая биохимия . 318 (2): 175–180. doi : 10.1016/S0003-2697(03)00143-X. ПМИД  12814619.
  4. ^ Чен Ю, Ян Ю, Миллер МЛ, Шен Д, Шерцер Х.Г., Стрингер К.Ф., Ван Б, Шнайдер С.Н., Неберт Д.В., Далтон Т.П. (май 2007 г.). «Гепатоцит-специфическое удаление Gclc приводит к быстрому началу стеатоза с повреждением митохондрий и печеночной недостаточностью». Гепатология . 45 (5): 1118–1128. дои : 10.1002/hep.21635 . PMID  17464988. S2CID  25000753.
  5. ^ Сис Х (1999). «Глутатион и его роль в клеточных функциях». Свободно-радикальная биология и медицина . 27 (9–10): 916–921. дои : 10.1016/S0891-5849(99)00177-X. ПМИД  10569624.
  6. ^ abc Гояо Ву; Юн-Чжун Фанг; Шэн Ян; Джоан Р. Луптон; Нэнси Д. Тернер (2004). «Метаболизм глутатиона и его значение для здоровья». Журнал питания . 134 (3): 489–492. дои : 10.1093/jn/134.3.489 . ПМИД  14988435.
  7. ↑ Копли С.Д., Диллон Дж.К. (29 апреля 2002 г.). «Боковой перенос генов и параллельная эволюция в истории генов биосинтеза глутатиона». Геномная биология . 3 (5): исследование0025. doi : 10.1186/gb-2002-3-5-research0025 . ПМЦ 115227 . ПМИД  12049666. 
  8. ^ Вониш В., Шаур Р.Дж. (2001). «Глава 2: Химия глутатиона». В Гриль Д., Тауш Т., Де Кок Л. (ред.). Значение глутатиона в адаптации растений к окружающей среде. Спрингер. ISBN 978-1-4020-0178-9– через Google Книги.
  9. ^ Витчи А., Редди С., Стофер Б., Лаутербург Б.Х. (1992). «Системная доступность перорального глутатиона». Европейский журнал клинической фармакологии . 43 (6): 667–669. дои : 10.1007/bf02284971. PMID  1362956. S2CID  27606314.
  10. ^ «Монография по ацетилцистеину для профессионалов». Наркотики.com .
  11. ^ Аткури, КР; Мантовани, Джей Джей; Герценберг, Луизиана; Герценберг, Луизиана (2007). «N-ацетилцистеин - безопасный антидот при дефиците цистеина/глутатиона». Современное мнение в фармакологии . 7 (4): 355–359. doi : 10.1016/j.coph.2007.04.005. ПМК 4540061 . ПМИД  17602868. 
  12. ↑ Нагасава, Герберт Т. (27 ноября 2014 г.). «КОМПОЗИЦИИ, СОДЕРЖАЩИЕ САХАРНО-ЦИСТЕИНОВЫЕ ПРОДУКТЫ - US-20140348811-A1». ppubs.uspto.gov . Патентное ведомство США. п. 16 . Проверено 31 октября 2023 г. 30. Способ повышения АТФ и/или глутатиона...
  13. ^ Уквеня В.О., Алесе М.О., Огунладе Б., Фолорунсо И.М., Омотуйи О.И. (2022). «Экстракт листьев Anacardium occidentale и рибоцеин смягчают гипергликемию за счет антиоксидантного действия и модуляции некоторых избранных генов, связанных с диабетом». J Метаболическое расстройство диабета . 22 (1): 455–468. дои : 10.1007/s40200-022-01165-2. ПМЦ 10225389 . ПМИД  37255827. 
  14. ^ Искусных И.Ю., Захарова А.А., Патхак Д. (январь 2022 г.). «Глутатион при заболеваниях головного мозга и старении». Молекулы . 27 (1): 324. doi : 10,3390/molecules27010324 . ПМЦ 8746815 . ПМИД  35011559. 
  15. ^ Пасторе А, Пьемонте Ф, Локателли М, Ло Руссо А, Гаэта Л.М., Тоцци Г, Федеричи Г (август 2001 г.). «Определение общего, восстановленного и окисленного глутатиона в крови у детей». Клиническая химия . 47 (8): 1467–1469. дои : 10.1093/клинчем/47.8.1467 . ПМИД  11468240.
  16. ^ Лу СК (май 2013 г.). «Синтез глутатиона». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Общие предметы . 1830 (5): 3143–3153. дои : 10.1016/j.bbagen.2012.09.008. ПМК 3549305 . ПМИД  22995213. 
  17. ^ Халприн К.М., Окавара А. (1967). «Измерение глутатиона в эпидермисе человека с использованием глутатионредуктазы». Журнал исследовательской дерматологии . 48 (2): 149–152. дои : 10.1038/jid.1967.24 . ПМИД  6020678.
  18. ^ Коуто Н., Малис Н., Гаскелл С.Дж., Барбер Дж. (июнь 2013 г.). «Распределение и оборот глутатионредуктазы из Saccharomyces cerevisiae: протеомный подход» (PDF) . Журнал исследований протеома . 12 (6): 2885–2894. дои : 10.1021/pr4001948. ПМИД  23631642.
  19. ^ Майкл Браунли (2005). «Патобиология диабетических осложнений: объединяющий механизм». Диабет . 54 (6): 1615–1625. дои : 10.2337/диабет.54.6.1615 . ПМИД  15919781.
  20. ^ Далле-Донн, Изабелла; Росси, Раньери; Коломбо, Грациано; Джустарини, Даниэла; Милзани, Альдо (2009). «Белок S -глутатионилирование: регуляторный механизм от бактерий к человеку». Тенденции биохимических наук . 34 (2): 85–96. дои : 10.1016/j.tibs.2008.11.002. ПМИД  19135374.
  21. ^ Дринген Р. (декабрь 2000 г.). «Метаболизм и функции глутатиона в мозге». Прогресс нейробиологии . 62 (6): 649–671. дои : 10.1016/s0301-0082(99)00060-x. PMID  10880854. S2CID  452394.
  22. ^ Шольц Р.В., Грэм К.С., Гумприхт Э., Редди CC (1989). «Механизм взаимодействия витамина Е и глутатиона в защите от перекисного окисления липидов мембран». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 570 (1): 514–517. Бибкод : 1989NYASA.570..514S. doi :10.1111/j.1749-6632.1989.tb14973.x. S2CID  85414084.
  23. ^ Хьюз RE (1964). «Восстановление дегидроаскорбиновой кислоты тканями животных». Природа . 203 (4949): 1068–1069. Бибкод : 1964Natur.203.1068H. дои : 10.1038/2031068a0. PMID  14223080. S2CID  4273230.
  24. ^ Ха С.Б., Смит А.П., Хауден Р., Дитрих В.М., Багг С., О'Коннелл М.Дж., Голдсбро П.Б., Коббетт К.С. (июнь 1999 г.). «Гены фитохелатинсинтазы Arabidopsis и дрожжей Schizosaccharomyces pombe». Растительная клетка . 11 (6): 1153–1164. дои : 10.1105/tpc.11.6.1153. JSTOR  3870806. PMC 144235 . ПМИД  10368185. 
  25. ^ Грант CM (2001). «Роль систем глутатион/глутаредоксин и тиоредоксин в росте дрожжей и реакции на стрессовые условия». Молекулярная микробиология . 39 (3): 533–541. дои : 10.1046/j.1365-2958.2001.02283.x . PMID  11169096. S2CID  6467802.
  26. ^ Мелидео, SL; Джексон, MR; Йорнс, М.С. (22 июля 2014 г.). «Биосинтез центрального промежуточного продукта в метаболизме сероводорода с помощью новой серотрансферазы человека и ее дрожжевого ортолога». Биохимия . 53 (28): 4739–53. дои : 10.1021/bi500650h. ПМК 4108183 . ПМИД  24981631. 
  27. ^ Хейс, Джон Д.; Фланаган, Джек У.; Джоуси, Ян Р. (2005). «Глутатионтрансферазы». Ежегодный обзор фармакологии и токсикологии . 45 : 51–88. doi : 10.1146/annurev.pharmtox.45.120403.095857. ПМИД  15822171.
  28. ^ Ноктор Дж., Фойе CH (июнь 1998 г.). «Аскорбат и глутатион: держать активный кислород под контролем». Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений . 49 (1): 249–279. doi : 10.1146/annurev.arplant.49.1.249. ПМИД  15012235.
  29. ^ Ха С.Б., Смит А.П., Хауден Р., Дитрих В.М., Багг С., О'Коннелл М.Дж., Голдсбро П.Б., Коббетт К.С. (июнь 1999 г.). «Гены фитохелатсинтазы Arabidopsis и дрожжей Schizosaccharomyces pombe». Растительная клетка . 11 (6): 1153–1164. дои : 10.1105/tpc.11.6.1153. ПМЦ 144235 . ПМИД  10368185. 
  30. ^ Паризи В., Пуанссо Б., Овсяновски Л., Бучала А., Глейзбрук Дж., Моуч Ф. (январь 2007 г.). «Идентификация PAD2 как гамма-глутамилцистеинсинтетазы подчеркивает важность глутатиона в устойчивости арабидопсиса к болезням» (PDF) . Заводской журнал . 49 (1): 159–172. дои : 10.1111/j.1365-313X.2006.02938.x . ПМИД  17144898.
  31. ^ Руье Н., Лемэр С.Д., Жако JP (2008). «Роль глутатиона в фотосинтезирующих организмах: новые функции глутаредоксинов и глутатионилирования» (PDF) . Ежегодный обзор биологии растений . 59 (1): 143–166. doi : 10.1146/annurev.arplant.59.032607.092811. ПМИД  18444899.
  32. ^ Риго Дж., Шейнье В., Суке Ж.М., Мутуне М. (1991). «Влияние состава сусла на кинетику фенольного окисления» . Журнал науки о продовольствии и сельском хозяйстве . 57 (1): 55–63. Бибкод : 1991JSFA...57...55R. doi : 10.1002/jsfa.2740570107.
  33. ^ Вальверду-Керальт А, Вербер А, Медек Э, Шейнье В, Зоммерер Н (январь 2015 г.). «Простой метод количественного определения GSH, GSSG, GRP и гидроксикоричных кислот в винах с помощью UPLC-MRM-MS». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 63 (1): 142–149. дои : 10.1021/jf504383g. ПМИД  25457918.