GLUTATYON: ÖZELLIKLER, YAPI, FONKSIYONLAR, BIYOSENTEZ - BIYOLOJI

Glutatyon ( GSH ) ve protein olmayan örneğin enzimatik Mekanik, biyosentetik makromoleküller, aracı metabolizma, oksijen toksisite, hücre içi ulaşım gibi birçok biyolojik olaylarına yol açtığı (amino asit kalıntılarının sadece üç ile) bir tripeptid küçük bir moleküldür

Hayvanlarda, bitkilerde ve bazı bakterilerde bulunan bu küçük peptit, kükürt içeren ve bununla ilişkili toksisiteden yoksun ana düşük moleküler ağırlıklı bileşiklerden biri olduğu için oksidoyu azaltıcı bir "tampon" olarak kabul edilir. sistein kalıntıları.

Glutatyon moleküler yapısı (Kaynak: Claudio Pistilli, Wikimedia Commons)

İnsanlardaki bazı hastalıklar, glutatyon metabolizmasının spesifik enzimlerinin eksikliği ile ilişkilendirilmiştir ve bu, vücut homeostazının korunmasındaki çoklu işlevlerinden kaynaklanmaktadır.

Kötü beslenme, oksidatif stres ve insanoğlunun maruz kaldığı diğer patolojiler, glutatyonda şiddetli bir düşüş olarak kanıtlanabilir, bu yüzden bazen vücut sistemlerinin sağlık durumunun iyi bir göstergesidir.

Bitkiler için de aynı şekilde, glutatyon büyümeleri ve gelişmeleri için önemli bir faktördür, çünkü aynı zamanda birden fazla biyosentetik yolda işlev görür ve güçlü bir antioksidan olarak hareket ettiği hücresel detoksifikasyon ve iç homeostaz için gereklidir.

karakteristikleri

Glutatyonun hücre altı konumu ile ilgili olarak yapılan ilk çalışmalar, bunun mitokondride mevcut olduğunu gösterdi. Daha sonra nükleer matrise karşılık gelen bölgede ve peroksizomlarda da gözlendi.

Şu anda, konsantrasyonunun en bol olduğu bölmenin sitozolde olduğu bilinmektedir, çünkü burada aktif olarak üretilir ve mitokondri gibi diğer hücresel bölmelere taşınır.

Memeli hücrelerinde glutatyon konsantrasyonu milimol aralığındadır, oysa kan plazmasında indirgenmiş formu (GSH) mikromolar konsantrasyonlarda bulunur.

Bu hücre içi konsantrasyon, hücresel yapı, işlev ve metabolizma için temel unsurlar olan glikoz, potasyum ve kolesterol konsantrasyonuna çok benzer.

Bazı organizmalar, glutatyon analoğuna veya değişken moleküllere sahiptir. Memelileri etkileyen protozoan parazitler "tripanothion" olarak bilinen bir forma sahiptir ve bazı bakterilerde bu bileşiğin yerini tiyosülfat ve glutamilsistein gibi diğer kükürt molekülleri alır.

Bazı bitki türleri, glutatyona ek olarak, C-terminal ucunda glisinden başka kalıntılara (homoglutatyon) sahip olan ve söz konusu tripeptidinkilere benzer işlevlere sahip olmaları ile karakterize edilen homolog moleküllere sahiptir.

Farklı organizmalarda glutatyona benzer başka bileşiklerin varlığına rağmen, bu hücre içinde en yüksek konsantrasyonda bulunan "tiollerden" biridir.

Glutatyonun indirgenmiş formu (GSH) ile oksitlenmiş formu (GSSG) arasında normalde var olan yüksek oran, bu molekülün bir başka ayırt edici özelliğidir.

yapı

Glutatyon veya L-γ-glutamil-L-sisteinil-glisin, adından da anlaşılacağı gibi, üç amino asit kalıntısından oluşur: L-glutamat, L-sistein ve glisin. Sistein ve glisin kalıntıları, ortak peptit bağları yoluyla, yani bir amino asidin a-karboksil grubu ile diğerinin a-amino grubu arasında birbirine bağlanır.

Bununla birlikte, glutamat ve sistein arasında meydana gelen bağ, glutamatın R grubunun γ-karboksil kısmı ile sisteinin α-amino grubu arasında meydana geldiğinden, proteinler için tipik değildir, bu nedenle bu bağ buna γ bağı denir.

Bu küçük molekülün molar kütlesi 300 g / mol'ün biraz üzerindedir ve bağının varlığı, bu peptidin birçok aminopeptidaz enziminin etkisine karşı bağışıklığı için çok önemli görünmektedir.

Özellikleri

Belirtildiği gibi, glutatyon, hayvanlarda, bitkilerde ve bazı prokaryotlarda sayısız hücresel sürece katılan bir proteindir. Bu anlamda genel katılımı:

-Protein sentezi ve yıkımı süreçleri

DNA ribonükleotid öncülerinin oluşumu

-Bazı enzimlerin aktivitesinin düzenlenmesi

-Reaktif oksijen türleri (ROS) ve diğer serbest radikallerin varlığında hücrelerin korunması

-Sinyal iletimi

-Genetik ifade ve

-Aptoz veya programlanmış hücre ölümü

koenzim

Glutatyonun birçok enzimatik reaksiyonda bir koenzim olarak işlev gördüğü ve öneminin bir kısmının amino asitleri γ-glutamil amino asitler şeklinde hücre içi olarak taşıma kabiliyetiyle ilgili olduğu da belirlenmiştir.

Hücreden ayrılabilen (indirgenmiş haliyle yaptığı) glutatyon, plazma zarı ve çevreleyen hücre ortamındaki oksidasyon-indirgeme reaksiyonlarına katılabilir ve hücreleri zarar görmekten korur. farklı oksitleyici madde sınıfları.

Sistein depolama

Bu tripeptid aynı zamanda bir sistein depolama kaynağı olarak da işlev görür ve hücre içindeki proteinlerin sülfhidril gruplarının azaltılmış durumunun ve söz konusu kofaktörü içeren proteinlerin hem grubunun demirli durumunun korunmasına katkıda bulunur.

Protein katlama

Protein katlanmasına katıldığında, genellikle oksijen, hidrojen peroksit, peroksinitrit gibi oksitleyici ajanlara maruz kalmaya bağlı olarak protein yapılarında uygunsuz şekilde oluşan disülfür köprüleri için indirgeyici bir ajan olarak önemli bir işleve sahip gibi görünmektedir. bazı süperoksitler.

Eritrosit işlevi

Eritrositlerde, pentoz fosfat yolu tarafından üretilen NADPH'yi kullanan enzim glutatyon redüktaz tarafından üretilen indirgenmiş glutatyon (GSH), başka bir enzim olan glutatyon tarafından katalize edilen reaksiyon yoluyla hidrojen peroksitin uzaklaştırılmasına katkıda bulunur. su ve oksitlenmiş glutatyon (GSSG) üreten peroksidaz.

Hidrojen peroksitin parçalanması ve dolayısıyla eritrositlerde birikmesinin engellenmesi, hücre zarında oluşabilecek ve hemolize yol açabilecek oksidatif hasarı önlediği için bu hücrelerin ömrünü uzatır.

Ksenobiyotik metabolizma

Glutatyon, daha sonra hücre içi olarak metabolize edilebilen glutatyon konjugatları üreten glutatyon S-transferaz enzimlerinin etkisi sayesinde, ksenobiyotik metabolizmada da önemli bir oyuncudur.

"Ksenobiyotik" teriminin, bir organizmanın maruz kaldığı ilaçlar, çevresel kirleticiler ve kimyasal kanserojenleri belirtmek için kullanıldığını hatırlamak akıllıca olacaktır.

Hücrelerin oksidatif durumu

Glutatyon, biri indirgenmiş ve diğeri oksitlenmiş olmak üzere iki şekilde bulunduğundan, iki molekül arasındaki ilişki hücrelerin redoks durumunu belirler. GSH / GSSG oranı 100'den büyükse hücreler sağlıklı kabul edilir, ancak 1 veya 10'a yakınsa hücrelerin oksidatif stres durumunda olduğunun bir göstergesi olabilir.

biosentezi

Glutatyon tripeptidi, iki enzimin etkisiyle hem bitkilerde hem de hayvanlarda hücre içinde sentezlenir: (1) γ-glutamilsistein sentetaz ve (2) glutatyon sentetaz (GSH sentetaz), parçalanırken veya " ayrışma ”enzimi γ-glutamil transpeptidazın etkisine bağlıdır.

Bitki organizmalarında, enzimlerin her biri tek bir gen tarafından kodlanır ve proteinlerin herhangi birindeki veya kodlayan genlerdeki kusurlar, embriyolarda letaliteye neden olabilir.

İnsanlarda, diğer memelilerde olduğu gibi, glutatyon sentezinin ve ihracatının ana bölgesi karaciğerdir, özellikle de kan ve diğer maddeleri organa ve organlardan taşıyan venöz kanalları çevreleyen karaciğer hücrelerinde (hepatositler). soru.

Glutatyonun de novo sentezi, rejenerasyonu veya geri dönüşümü ATP'den enerji gerektirir.

Azaltılmış glutatyon (GSH)

Azaltılmış glutatyon, daha önce bahsedildiği gibi glisin, glutamat ve sistein amino asitlerinden türetilir ve sentezi, bir asil fosfat ara ürünü oluşturmak için glutamatın γ-karboksil grubunun (ATP kullanılarak) aktivasyonu (ATP kullanılarak) ile başlar. sisteinin α-amino grubu tarafından saldırıya uğrar.

Bu ilk iki amino asit yoğunlaşma reaksiyonu, γ-glutamilsistein sentetaz tarafından katalize edilir ve genellikle amino asitler glutamat ve sisteinin hücre içi mevcudiyetinden etkilenir.

Bu şekilde oluşan dipeptid, daha sonra, GSH sentetazın etkisi sayesinde bir glisin molekülü ile yoğunlaştırılır. Bu reaksiyon sırasında, sisteinin a-karboksil grubunun ATP'si ile bir aktivasyon da bir asil fosfat oluşturmak ve böylece glisin kalıntısı ile reaksiyonu desteklemek için meydana gelir.

Okside glutatyon (GSSG)

İndirgenmiş glutatyon, oksidasyon-indirgeme reaksiyonlarına katıldığında, oksitlenmiş form aslında disülfür köprüleriyle birbirine bağlanmış iki glutatyon molekülünden oluşur; bu nedenle oksitlenmiş form "GSSG" kısaltması ile kısaltılmıştır.

Oksitlenmiş glutatyon türlerinin oluşumu, yerinde bir selenosistein (bir kükürt atomuna sahip olmak yerine bir selenyum atomuna sahip bir sistein kalıntısı) içeren bir peroksidaz olan glutatyon peroksidaz veya GSH peroksidaz olarak bilinen bir enzime bağlıdır. aktif.

Oksitlenmiş ve indirgenmiş formlar arasındaki dönüşüm, oksijen varlığında GSSG'nin indirgenmesini katalize etmek için NAPDH kullanan bir GSSG redüktaz veya glutatyon redüktazın birlikte hidrojen peroksit oluşumu ile katılımı sayesinde gerçekleşir.

Alımının faydaları

Glutatyon, örneğin oksidatif stresten muzdarip hastalarda sistemik konsantrasyonunu arttırmak için oral, topikal, intravenöz, intranazal veya nebulize olarak uygulanabilir.

Kanser

Glutatyonun oral uygulamasıyla ilgili araştırmalar, glutatyon almanın ağız kanseri riskini azaltabileceğini ve oksidatif kemoterapötiklerle birlikte uygulandığında kanser hastalarında tedavinin olumsuz etkilerini azalttığını göstermektedir.

HIV

Genel olarak, edinilmiş immün yetmezlik virüsü (HIV) ile enfekte hastalar, hem kırmızı kan hücrelerinde hem de T hücrelerinde ve monositlerde hücre içi glutatyon eksikliklerine sahiptir, bu da bunların doğru işleyişini belirler.

Morris ve arkadaşları tarafından yapılan bir çalışmada, HIV pozitif hastalardan makrofajlara glutatyon sağlanmasının, bu hücrelerin işlevini, özellikle M. tuberculosis gibi fırsatçı patojenlerle enfeksiyonlara karşı önemli ölçüde iyileştirdiği gösterilmiştir.

Kas aktivitesi

Diğer çalışmalar, fiziksel direnç eğitimi sırasında GSH'nin oral uygulamasından sonra iskemi / reperfüzyon hasarına yanıt olarak ortaya çıkan kas kasılma aktivitesi, antioksidatif savunma ve oksidatif hasarın iyileştirilmesi ile ilgilidir.

Karaciğer patolojileri

Buna karşılık, yutulmasının veya intravenöz uygulamasının, bazı kanser türlerinin ilerlemesinin önlenmesinde ve belirli karaciğer patolojilerinin bir sonucu olarak ortaya çıkan hücresel hasarın azaltılmasında işlevlere sahip olduğu düşünülmüştür.

Antioksidan

Bildirilen tüm çalışmalar insan hastalarda yapılmamış olmasına rağmen, genellikle hayvan modellerinde (genellikle murin) testler olsa da, bazı klinik çalışmalarda elde edilen sonuçlar, eksojen glutatyonun bir antioksidan olarak etkinliğini ortaya koymaktadır.

Bu nedenle katarakt ve glokom tedavisinde, "yaşlanmayı geciktirici" bir ürün olarak, hepatit, çok sayıda kalp hastalığı, hafıza kaybı ve bağışıklık sistemini güçlendirmek amacıyla ve ağır metaller ve ilaçlarla zehirlendikten sonra saflaştırma.

"Emme"

Eksojen olarak uygulanan glutatyon, bileşen amino asitlerine hidrolize edilmediği sürece hücrelere giremez. Bu nedenle, bu bileşiğin (oral veya intravenöz) uygulanmasının doğrudan etkisi, sitozole etkili bir şekilde taşınabilen sentezi için gerekli amino asitlerin katkısı sayesinde GSH'nin hücre içi konsantrasyonunun artmasıdır.

Yan etkiler

Glutatyon alımının "güvenli" veya zararsız olduğu düşünülse de, yan etkileri konusunda yeterince çalışma yapılmamıştır.

Ancak bildirilen az sayıdaki çalışmadan, diğer ilaçlarla etkileşimden kaynaklanan olumsuz etkilerinin olabileceği ve çeşitli fizyolojik bağlamlarda sağlığa zararlı olabileceği bilinmektedir.

Uzun süreli alınırsa, çinko seviyelerini aşırı derecede düşürücü etki gösterdiği ve ayrıca solunması halinde astımlı hastalarda ciddi astım ataklarına neden olabileceği görülmektedir.

Referanslar

Allen, J. ve Bradley, R. (2011). İnsan Gönüllülerinde Oral Glutatyon Desteğinin Sistemik Oksidatif Stres Biyobelirteçleri Üzerindeki Etkileri. Alternatif ve Tamamlayıcı Tıp Dergisi, 17 (9), 827–833.
Conklin, KA (2009). Kanser Kemoterapisi Sırasında Diyetle Alınan Antioksidanlar: Kemoterapötik Etkililiğe ve Yan Etkilerin Gelişmesine Etkisi. Beslenme ve Kanser, 37 (1), 1–18.
Meister, A. (1988). Glutatyon Metabolizması ve Seçici Modifikasyonu. Biyolojik Kimya Dergisi, 263 (33), 17205-17208.
Meister, A. ve Anderson, ME (1983). Glutatyon. Ann. Rev Biochem. , 52, 711-760.
Morris, D., Guerra, C., Khurasany, M., Guilford, F. ve Saviola, B. (2013). Glutatyon Desteği, HIV'de Makrofaj Fonksiyonlarını İyileştirir. Interferon & Cytokin Research Dergisi, 11.
Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V. ve Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28. baskı). McGraw-Hill Medical.
Nelson, DL ve Cox, MM (2009). Biyokimyanın Lehninger İlkeleri. Omega Editions (5. baskı). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
Noctor, G., Mhamdi, A., Chaouch, S., Han, YI, Neukermans, J., Marquez-garcia, B.,… Fuaye, CH (2012). Bitkilerde glutatyon: entegre bir genel bakış. Bitki, Hücre ve Çevre, 35, 454–484.
Pizzorno, J. (2014). Glutatyon! Investigative Medicine, 13 (1), 8-12.
Qanungo, S., Starke, DW, Pai, H. V, Mieyal, JJ ve Nieminen, A. (2007). Glutatyon Takviyesi, p65-NFkB'nin S-Glutatyonilasyonuyla Hipoksik Apoptozu Güçlendirir. Biyolojik Kimya Dergisi, 282 (25), 18427-18436.
Ramires, PR ve Ji, LL (2001). Glutatyon takviyesi ve eğitimi, in vivo iskemi-reperfüzyona karşı miyokardiyal direnci artırır. Ann. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. , 281, 679-688.
Sies, H. (2000). Glutatyon ve Hücresel İşlevlerdeki Rolü. Ücretsiz Radikal Biyoloji ve Tıp R, 27 (99), 916–921.
Wu, G., Fang, Y., Yang, S., Lupton, JR ve Turner, ND (2004). Glutatyon Metabolizması ve Sağlık İçin Etkileri. Amerikan Beslenme Bilimleri Topluluğu, 489-492.

GLUTATYON: ÖZELLIKLER, YAPI, FONKSIYONLAR, BIYOSENTEZ - BIYOLOJI - 2025