Глутатион
Имена | |
---|---|
Название ИЮПАК γ-глутамилцистеинилглицин | |
Систематическое название ИЮПАК (2 S )-2-Амино-5-({(2 R )-1-[(карбоксиметил)амино]-1-оксо-3-сульфанилпропан-2-ил}амино)-5-оксопентановая кислота | |
Другие имена γ- L -глутамил- L -цистеинилглицин (2 S )-2-Амино-4-({(1 R )-1-[(карбоксиметил)карбамоил]-2-сульфанилэтил}карбамоил)бутановая кислота | |
Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
Сокращения | ГШ |
ЧЭБИ | |
ЧЕМБЛ | |
ХимическийПаук | |
Лекарственный Банк | |
Информационная карта ECHA | 100.000.660 |
КЕГГ | |
МеШ | Глутатион |
ПабХим CID | |
НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
Характеристики | |
С 10 Н 17 Н 3 О 6 С | |
Молярная масса | 307.32 g·mol −1 |
Температура плавления | 195 ° С (383 ° F; 468 К) [1] |
Свободно растворим [1] | |
Растворимость в метаноле , диэтиловом эфире | нерастворимый [1] |
Фармакология | |
V03AB32 ( ВОЗ ) | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). |
Глутатион ( GSH , / ˌ ɡ l uː t ə ˈ θ aɪ oʊ n / ) — органическое соединение с химической формулой HOCOCH(NH 2 )CH 2 CH 2 CONHCH(CH 2 SH)CONHCH 2 COOH . Это антиоксидант у растений , животных , грибов , 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 глутамата боковой цепи и цистеином . Карбоксильная группа остатка цистеина присоединена нормальной пептидной связью к глицину .
и возникновение Биосинтез
Биосинтез глутатиона включает две аденозинтрифосфат -зависимые стадии:
- Сначала γ-глутамилцистеин синтезируется из L - глутамата и L - цистеина . Для этого преобразования требуется фермент глутамат-цистеин лигаза (GCL, глутаматцистеинсинтаза). Эта реакция является лимитирующей стадией синтеза глутатиона. [3]
- Во-вторых, глицин добавляется к С-концу γ-глутамилцистеина. Эта конденсация катализируется глутатионсинтетазой .
Хотя все клетки животных способны синтезировать глутатион, было показано, что синтез глутатиона в печени имеет важное значение. GCLC Мыши с нокаутом 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]
Происшествие [ править ]
Глутатион является наиболее распространенным небелковым тиолом ( R-SH -содержащее соединение) в клетках животных составляет от 0,5 до 10 ммоль/л. Он присутствует в цитозоле и органеллах . [6] В здоровых клетках и тканях более 90% общего пула глутатиона находится в восстановленной форме (GSH), а остальная часть – в дисульфидной форме (GSSG). [7] 80–85% клеточного GSH находится в цитозоле и 10–15% — в митохондриях . [8]
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 « Cyanobacteria » и Pseudomonadota , могут биосинтезировать глутатион. [9] [10]
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. [11] [12] Введение N-ацетилцистеина (NAC), пролекарства цистеина, помогает восполнить внутриклеточный уровень GSH. [13] Запатентованное соединение рибоцеин было изучено как добавка, которая увеличивает выработку глутатиона, что помогает снизить гипергликемию. [14] [15]
Биохимическая функция [ править ]
Глутатион существует в восстановленном (GSH) и окисленном ( GSSG ) состояниях. [16] Отношение восстановленного глутатиона к окисленному глутатиону внутри клеток является мерой клеточного окислительного стресса. [17] [8] где повышенное соотношение GSSG к GSH указывает на больший окислительный стресс.
В восстановленном состоянии тиоловая группа цистеинового остатка является источником одного восстанавливающего эквивалента . дисульфид глутатиона Таким образом образуется (GSSG). Окисленное состояние переходит в восстановленное с помощью НАДФН . [18] Это превращение катализируется глутатионредуктазой :
- НАДФН + ГССГ + Н 2 О → 2 ГШ + НАДФ + + ОН −
Роли [ править ]
Антиоксидант [ править ]
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 • → 1/2 + ГССГ правая
Регламент [ править ]
Помимо дезактивации радикалов и реактивных окислителей, глутатион участвует в тиоловой защите и окислительно-восстановительной регуляции клеточных тиоловых белков в условиях окислительного стресса путем глутатионилирования белка S , редокс-регулируемой посттрансляционной модификации тиола. 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 , токсичных метаболитов , и формальдегида 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 [ править ]
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 [ править ]
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.
У растений [ править ]
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]
Использует [ править ]
Виноделие [ править ]
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]
См. также [ править ]
- Редукционный стресс
- Дефицит глутатионсинтетазы
- Глазная кислота
- roGFP — инструмент для измерения окислительно-восстановительного потенциала глутатиона в клетках.
- Глутатион-аскорбатный цикл
- Бактериальная глутатионтрансфераза
- Тиоредоксин , цистеинсодержащие небольшие белки с очень похожими функциями восстановителей.
- Глутаредоксин , антиоксидантный белок, который использует восстановленный глутатион в качестве кофактора и восстанавливается с его помощью неферментативно.
- Бациллитиол
- Микотиол
- γ- L -глутамил- L -цистеин
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Хейнс, Уильям М., изд. (2016). Справочник CRC по химии и физике (97-е изд.). ЦРК Пресс . п. 3.284. ISBN 9781498754293 .
- ^ 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 .
- ^ Уайт CC, Вирнес Х., Крейса С.М., Ботта Д., Кавана Т.Дж. (июль 2003 г.). «Флуоресцентный титровальный микроанализ активности глутамат-цистеиновой лигазы» . Аналитическая биохимия . 318 (2): 175–180. дои : 10.1016/S0003-2697(03)00143-X . ПМИД 12814619 .
- ^ 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 . ПМИД 17464988 . S2CID 25000753 .
- ^ 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 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с 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 .
- ^ 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 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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.
- ^ 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 . ПМИД 1362956 . S2CID 27606314 .
- ^ «Монография по ацетилцистеину для профессионалов» . Наркотики.com .
- ^ 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. дои : 10.1016/j.coph.2007.04.005 . ПМК 4540061 . ПМИД 17602868 .
- ^ 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...
- ^ 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 .
- ^ Искусных И.Ю., Захарова А.А., Патак Д. (январь 2022 г.). «Глутатион при заболеваниях головного мозга и старении» . Молекулы . 27 (1): 324. doi : 10,3390/molecules27010324 . ПМЦ 8746815 . ПМИД 35011559 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Майкл Браунли (2005). «Патобиология диабетических осложнений: объединяющий механизм» . Диабет . 54 (6): 1615–1625. дои : 10.2337/диабет.54.6.1615 . ПМИД 15919781 .
- ^ 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 .
- ^ 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 . ПМИД 10880854 . S2CID 452394 .
- ^ 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 . дои : 10.1111/j.1749-6632.1989.tb14973.x . S2CID 85414084 .
- ^ Хьюз Р.Э. (1964). «Восстановление дегидроаскорбиновой кислоты тканями животных». Природа . 203 (4949): 1068–1069. Бибкод : 1964Natur.203.1068H . дои : 10.1038/2031068a0 . ПМИД 14223080 . S2CID 4273230 .
- ^ 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 . JSTOR 3870806 . ПМЦ 144235 . ПМИД 10368185 .
- ^ Грант СМ (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 . ПМИД 11169096 . S2CID 6467802 .
- ^ Мелидео, СЛ; 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 .
- ^ 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 .
- ^ 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. дои : 10.1146/annurev.arplant.49.1.249 . ПМИД 15012235 .
- ^ 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 .
- ^ 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 .
- ^ Руье Н., Лемэр С.Д., Жако Дж.П. (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 .
- ^ 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 . дои : 10.1002/jsfa.2740570107 .
- ^ Вальверду-Керальт А., Вербер А., Медек Э., Шейнье В., Соммерер 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 .