stringtranslate.com

Цистин

Цистин является окисленным производным аминокислоты цистеина и имеет формулу (SCH 2 CH(NH 2 )CO 2 H) 2 . Это белое твердое вещество, которое плохо растворяется в воде. Как остаток в белках, цистин выполняет две функции: место окислительно-восстановительных реакций и механическая связь, которая позволяет белкам сохранять свою трехмерную структуру . [1]

Формирование и реакции

Структура

Цистин — это дисульфид, полученный из аминокислоты цистеина . Превращение можно рассматривать как окисление:

2 HO 2 CCH(NH 2 )CH 2 SH + 0,5 O 2 → (HO 2 CCH(NH 2 )CH 2 S) 2 + H 2 O

Цистин содержит дисульфидную связь , две аминогруппы и две группы карбоновой кислоты. Что касается других аминокислот, то аминогруппы и группы карбоновой кислоты существуют в быстром равновесии с таутомером карбоксилата аммония . Подавляющее большинство литературы касается l,l- цистина, полученного из l -цистеина. Другие изомеры включают d,d -цистин и мезоизомер d,l-цистин, ни один из которых не является биологически значимым.

Происшествие

Цистин распространен во многих продуктах питания, таких как яйца, мясо, молочные продукты и цельные зерна, а также кожа, рога и волосы. Он не был признан производным белков , пока его не выделили из рога коровы в 1899 году. [2] Человеческие волосы и кожа содержат приблизительно 10–14% цистина по массе. [3]

История

Цистин был открыт в 1810 году английским химиком Уильямом Хайдом Волластоном , который назвал его «цистеиновым оксидом». [4] [5] В 1833 году шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус назвал аминокислоту «цистин». [6] Норвежский химик Кристиан Й. Таулов определил в 1838 году эмпирическую формулу цистина. [7] В 1884 году немецкий химик Ойген Бауманн обнаружил, что при обработке цистина восстановителем цистин оказывается димером мономера , который он назвал « цистеином » . [8] [5] В 1899 году цистин был впервые выделен из белка (роговой ткани) шведским химиком Карлом А. Х. Мёрнером (1855-1917). [9] Химическая структура цистина была определена путем синтеза в 1903 году немецким химиком Эмилем Эрленмейером . [10] [11] [12]

История цистина и цистеина осложняется их димерно-мономерной связью. [5] Мономер цистеина был предложен в качестве фактической единицы Эмбденом в 1901 году.

Сера в структуре цистеина и цистина была предметом исторического интереса. [5] В 1902 году Осборну частично удалось проанализировать содержание цистина с помощью соединений свинца. Улучшенный колориметрический метод был разработан в 1922 году Фолином и Луни. Метод йодометрического анализа был разработан Окудой в 1925 году.

Редокс

Он образуется в результате окисления двух молекул цистеина, что приводит к образованию дисульфидной связи . В биологии клетки остатки цистеина (встречающиеся в белках) существуют только в нередукционных (окислительных) органеллах, таких как секреторный путь ( эндоплазматический ретикулум , аппарат Гольджи , лизосомы и везикулы) и внеклеточное пространство (например, внеклеточный матрикс ). В восстановительных условиях (в цитоплазме, ядре и т. д.) преобладает цистеин. Дисульфидная связь легко восстанавливается с образованием соответствующего тиола цистеина . Типичными тиолами для этой реакции являются меркаптоэтанол и дитиотреитол :

(SCH 2 CH(NH 2 )CO 2 H) 2 + 2 RSH → 2 HSCH 2 CH(NH 2 )CO 2 H + РССР

Из-за легкости тиол-дисульфидного обмена, питательные преимущества и источники цистина идентичны таковым для более распространенного цистеина . Дисульфидные связи расщепляются быстрее при более высоких температурах. [13]

Расстройства, связанные с цистеином

Сравнение различных типов мочевых кристаллов.

Наличие цистина в моче часто указывает на дефекты реабсорбции аминокислот. Сообщалось о случаях цистинурии у собак. [14] У людей выделение большого количества кристаллов цистина может быть признаком цистиноза , редкого генетического заболевания. Цистиновые камни составляют около 1-2% почечнокаменной болезни у взрослых. [15] [16]

Биологический транспорт

Цистин служит субстратом для цистин-глутаматного антипортера . Эта транспортная система, которая является высокоспецифичной для цистина и глутамата, увеличивает концентрацию цистина внутри клетки. В этой системе анионная форма цистина транспортируется в обмен на глутамат. Цистин быстро восстанавливается до цистеина. [ необходима цитата ] Пролекарства цистеина, например, ацетилцистеин , вызывают высвобождение глутамата во внеклеточное пространство.

Пищевые добавки

Добавки с цистеином иногда рекламируются как средства против старения с заявлениями об улучшении эластичности кожи. [ необходима цитата ] Цистеин легче усваивается организмом, чем цистин, поэтому большинство добавок содержат цистеин, а не цистин. N-ацетилцистеин (NAC) усваивается лучше, чем другие добавки с цистеином или цистеином.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Нельсон, Д. Л.; Кокс, М. М. (2000) Ленингер, Принципы биохимии . 3-е изд. Worth Publishing: Нью-Йорк. ISBN  1-57259-153-6 .
  2. ^ "цистин". Encyclopaedia Britannica . 2007. Encyclopaedia Britannica Online. 27 июля 2007 г.
  3. ^ Гортнер, РА; Хоффман, ВФ (1925). "l-Цистин". Органические синтезы . 5 : 39.
  4. ^ Волластон, Уильям Хайд (1810). «О кистозном оксиде, новом виде мочевого камня». Философские труды Лондонского королевского общества . 100 : 223–230.На стр. 227 Волластон назвал цистин «цистическим оксидом».
  5. ^ abcd Брэдфорд Викери, Хьюберт (1972-01-01), Анфинсен, К. Б.; Эдсалл, Джон Т.; Ричардс, Фредерик М. (ред.), «История открытия аминокислот II. Обзор аминокислот, описанных с 1931 года как компонентов нативных белков», Advances in Protein Chemistry , т. 26, Academic Press, стр. 81–171, doi :10.1016/s0065-3233(08)60140-0 , получено 13 мая 2024 г.
  6. ^ Берцелиус, Дж. Дж.; Эсслингер, Мэн, пер. (1833). Traité de Chimie (на французском языке). Том. 7. Париж, Франция: Братья Дидо. п. 424.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )Со стр. 424: "10. Цистин. Это вещество было обнаружено в мочевых камнях Волластоном, […] я не могу позволить себе изменить название, которое предложил этот человек". (10. Цистин. Это вещество было обнаружено в мочевых камнях Волластоном, который дал ему название "цистический оксид", потому что оно растворяется как в кислотах, так и в щелочах, и в этом отношении напоминает некоторые металлические оксиды; но, в некотором смысле, причина, [которая] якобы оправдывала это, недействительна: поэтому я взял на себя смелость изменить название, предложенное этим выдающимся человеком.)
  7. ^ Таулов, CJ (1838). «Sur la Composition de la Cystin» [О составе цистина]. Journal de Pharmacie (на французском языке). 24 : 629–632.
  8. ^ Бауманн, Э. (1884). «Ueber Cystin und Cystein» [О цистине и цистеине]. Zeitschrift für физиологической химии (на немецком языке). 8 : 299–305.Со стр. 301-302: «Die Analysis der Substanz ergibt Werthe, welche den vom Cystin (C 6 H 12 N 2 S 2 O 4 ) verlangten sich nähern, […] nenne ich dieses Reduktionsprodukt des Cystins: Cystein». (Анализ вещества [цистеина] показывает значения, которые приближаются к тем, [которые] требуются для цистина (C 6 H 12 N 2 S 2 O 4 ), однако новое основание [цистеин] можно четко распознать как продукт восстановления цистина , которому [эмпирическая] формула C 3 H 7 NSO 2 , [которая] ранее [была] приписана цистину, [теперь] приписывается. Чтобы указать на связь этого вещества с цистином, я называю этот продукт восстановления (цистина: «цистеин»). Примечание: Предложенные Бауманом структуры цистеина и цистина (см. стр. 302) неверны: для цистеина он предложил CH 3 CNH 2 (SH)COOH.
  9. ^ Мёрнер, KAH (1899). «Цистин, ein Spaltungsprodukt der Hornsubstanz» [Цистин, продукт расщепления роговой ткани]. Zeitschrift für Physiologische Chemie Хоппе-Зейлера (на немецком языке). 28 (5–6): 595–615. дои : 10.1515/bchm2.1899.28.5-6.595.
  10. ^ Эрленмейер, Эмиль (1903). «Synthese des Cystins» [Синтез цистина]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (на немецком языке). 36 (3): 2720–2722. дои : 10.1002/cber.19030360320.
  11. ^ Эрленмейер, Э. июнь; Ступ, Ф. (1904). «Ueber die Synthese einiger α-амидо-β-гидроксизаурен. 2. Ueber die Synthese der Serins und Cystins» [О синтезе некоторых α-амидо-β-гидроксикислот. 2. О синтезе серина и цистина.]. Annalen der Chemie (на немецком языке). 337 : 236–263. дои : 10.1002/jlac.19043370205. Обсуждение синтеза цистина начинается на стр. 241.
  12. ^ Выводы Эрленмейера относительно структуры цистина были подтверждены в 1908 году Фишером и Раске. См.: Фишер, Эмиль; Раске, Карл (1908). «Verwandlung des l-Serines in aktives natürliches Cystin» [Превращение l -серина в [оптически] активный природный цистин]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (на немецком языке). 41 : 893–897. дои : 10.1002/cber.190804101169.
  13. ^ Aslaksena, MA; Romarheima, OH; Storebakkena, T.; Skrede, A. (28 июня 2006 г.). «Оценка содержания и усвояемости дисульфидных связей и свободных тиолов в неэкструдированных и экструдированных диетах, содержащих рыбную муку и источники соевого белка». Animal Feed Science and Technology . 128 (3–4): 320–330. doi :10.1016/j.anifeedsci.2005.11.008.
  14. ^ Галь, Уильям А.; Тоен, Джесс Г.; Шнайдер, Джерри А. (2002). «Цистиноз». New England Journal of Medicine . 347 (2): 111–121. doi :10.1056/NEJMra020552. PMID  12110740.
  15. ^ Frassetto L, Kohlstadt I (2011). «Лечение и профилактика почечных камней: обновление». Am Fam Physician . 84 (11): 1234–42. PMID  22150656.
  16. ^ "Цистиновые камни". UpToDate . Архивировано из оригинала 26 февраля 2014 . Получено 20 февраля 2014 .

Внешние ссылки