GLUTATHIONE: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG, SINH TỔNG HỢP - SINH HỌC

Các glutathione ( GSH ) là một tripeptide phân tử nhỏ (với chỉ ba amin dư lượng axit) nonprotein tham gia vào nhiều hiện tượng sinh học như Mechanics enzym, các đại phân tử sinh tổng hợp, trao đổi chất trung gian, độc tính của oxy, vận chuyển nội bào, vv

Peptide nhỏ này, có trong động vật, thực vật và một số vi khuẩn, được coi là “chất đệm” khử oxy hóa, vì nó là một trong những hợp chất trọng lượng phân tử thấp chính có chứa lưu huỳnh và không có độc tính liên quan đến dư lượng cysteine.

Cấu trúc phân tử Glutathione (Nguồn: Claudio Pistilli qua Wikimedia Commons)

Một số bệnh ở người có liên quan đến sự thiếu hụt các enzym cụ thể của quá trình chuyển hóa glutathione, và điều này là do nó có nhiều chức năng trong việc duy trì cân bằng nội môi của cơ thể.

Suy dinh dưỡng, căng thẳng oxy hóa và các bệnh lý khác mà con người mắc phải có thể được chứng minh là sự giảm mạnh của glutathione, đó là lý do tại sao nó đôi khi là một chỉ số tốt về tình trạng sức khỏe của các hệ thống cơ thể.

Tương tự, đối với thực vật, glutathione là một yếu tố không thể thiếu cho sự tăng trưởng và phát triển của chúng, vì nó cũng thực hiện các chức năng trong nhiều con đường sinh tổng hợp và cần thiết cho quá trình giải độc tế bào và cân bằng nội môi, nơi nó hoạt động như một chất chống oxy hóa mạnh.

nét đặc trưng

Các nghiên cứu đầu tiên được thực hiện liên quan đến vị trí dưới tế bào của glutathione cho thấy nó có trong ti thể. Sau đó, nó cũng được quan sát thấy trong vùng tương ứng với ma trận hạt nhân và trong các peroxisome.

Hiện nay, người ta biết rằng ngăn mà nồng độ của nó nhiều nhất là trong tế bào chất, vì ở đó nó được sản xuất tích cực và vận chuyển đến các ngăn tế bào khác như ty thể.

Trong tế bào động vật có vú, nồng độ glutathione nằm trong phạm vi milimol, trong khi trong huyết tương ở dạng giảm (GSH) của nó được tìm thấy ở nồng độ micromolar.

Nồng độ nội bào này gần giống với nồng độ của glucose, kali và cholesterol, những yếu tố cần thiết cho cấu trúc, chức năng và sự trao đổi chất của tế bào.

Một số sinh vật sở hữu các phân tử tương tự hoặc biến thể glutathione. Ký sinh trùng đơn bào ảnh hưởng đến động vật có vú có một dạng được gọi là "trypanothion" và ở một số vi khuẩn, hợp chất này được thay thế bằng các phân tử lưu huỳnh khác như thiosulfate và glutamylcysteine.

Một số loài thực vật nhất định có, ngoài glutathione, các phân tử tương đồng còn tồn tại các chất khác ngoài glycine ở đầu tận cùng C (homoglutathione), và có đặc điểm là có các chức năng tương tự như của tripeptide được đề cập.

Bất chấp sự tồn tại của các hợp chất khác tương tự như glutathione trong các sinh vật khác nhau, đây là một trong những "thiols" được tìm thấy ở nồng độ cao nhất trong nội bào.

Tỷ lệ cao thường tồn tại giữa dạng khử (GSH) và dạng oxy hóa (GSSG) của glutathione là một đặc điểm phân biệt khác của phân tử này.

Kết cấu

Glutathione hay L-γ-glutamyl-L-cysteinyl-glycine, như tên gọi của nó, được cấu tạo từ ba gốc axit amin: L-glutamate, L-cysteine và glycine. Các gốc cysteine và glycine được liên kết với nhau thông qua các liên kết peptit chung, nghĩa là giữa nhóm α-cacboxyl của một axit amin và nhóm α-amino của axit amin kia.

Tuy nhiên, liên kết xảy ra giữa glutamat và cystein không phải là liên kết điển hình của protein, vì nó xảy ra giữa phần γ-cacboxyl của nhóm R của glutamat và nhóm α-amino của cystein, vì vậy liên kết này là nó được gọi là liên kết γ.

Phân tử nhỏ này có khối lượng mol chỉ hơn 300 g / mol và sự hiện diện của liên kết γ dường như rất quan trọng đối với khả năng miễn dịch của peptit này chống lại tác động của nhiều enzym aminopeptidase.

Đặc trưng

Như đã đề cập, glutathione là một protein tham gia vào nhiều quá trình tế bào ở động vật, thực vật và một số sinh vật nhân sơ. Theo nghĩa này, sự tham gia chung của nó vào:

-Các quá trình tổng hợp và phân huỷ protein

-Sự hình thành tiền chất ribonucleotide DNA

-Điều hòa hoạt động của một số enzim

-Bảo vệ tế bào trong điều kiện có các loại oxy phản ứng (ROS) và các gốc tự do khác

- Truyền tín hiệu

-Genetic biểu hiện và trong

-Tự hấp thụ hoặc chết tế bào theo chương trình

Coenzyme

Người ta cũng xác định được rằng glutathione có chức năng như một coenzyme trong nhiều phản ứng enzym, và một phần tầm quan trọng của nó là liên quan đến khả năng vận chuyển axit amin dưới dạng axit amin γ-glutamyl trong nội bào.

Glutathione có thể rời khỏi tế bào (mà nó ở dạng khử) có khả năng tham gia vào các phản ứng oxy hóa-khử trong vùng lân cận của màng sinh chất và môi trường tế bào xung quanh, giúp bảo vệ tế bào khỏi bị hư hại. các lớp khác nhau của chất oxy hóa.

Lưu trữ cysteine

Tripeptit này cũng có chức năng như một nguồn lưu trữ cysteine và góp phần duy trì trạng thái giảm của nhóm sulfhydryl của protein trong nội thất tế bào và trạng thái màu của nhóm heme của protein có chứa đồng yếu tố này.

Protein gấp

Khi nó tham gia vào quá trình gấp protein, nó dường như có một chức năng quan trọng như là một chất khử cho các cầu nối disulfua đã hình thành không thích hợp trong cấu trúc protein, thường là do tiếp xúc với các chất oxy hóa như oxy, hydro peroxit, peroxynitrit, và một số superoxit.

Chức năng Erythrocyte

Trong hồng cầu, glutathione khử (GSH) được tạo ra bởi enzyme glutathione reductase, sử dụng NADPH được tạo ra bởi con đường pentose phosphate, góp phần loại bỏ hydrogen peroxide thông qua phản ứng được xúc tác bởi một enzyme khác: glutathione peroxidase, sản xuất nước và glutathione bị oxy hóa (GSSG).

Sự phân hủy hydrogen peroxide và do đó, ngăn chặn sự tích tụ của nó trong hồng cầu, kéo dài tuổi thọ của những tế bào này, vì nó tránh được những tổn thương oxy hóa có thể xảy ra trong màng tế bào và có thể dẫn đến tan máu.

Chuyển hóa xenobiotic

Glutathione cũng là một nhân tố quan trọng trong quá trình chuyển hóa xenobiotic, nhờ hoạt động của các enzym glutathione S-transferase tạo ra các liên hợp glutathione mà sau đó có thể được chuyển hóa nội bào.

Cần thận trọng khi nhớ rằng thuật ngữ "xenobiotic" được sử dụng để chỉ các loại thuốc, chất gây ô nhiễm môi trường và chất gây ung thư hóa học mà một sinh vật tiếp xúc.

Trạng thái oxy hóa của tế bào

Vì glutathione tồn tại ở hai dạng, một dạng khử và một dạng bị oxy hóa, mối quan hệ giữa hai phân tử sẽ quyết định trạng thái oxy hóa khử của tế bào. Nếu tỷ lệ GSH / GSSG lớn hơn 100, các tế bào được coi là khỏe mạnh, nhưng nếu nó gần bằng 1 hoặc 10, nó có thể là một dấu hiệu cho thấy tế bào đang ở trong trạng thái stress oxy hóa.

Sinh tổng hợp

Glutathione tripeptide được tổng hợp trong tế bào, cả ở thực vật và động vật, bởi tác động của hai enzyme: (1) γ-glutamylcysteine synthetase và (2) glutathione synthetase (GSH synthetase), trong khi sự phân hủy của nó hoặc " phân hủy ”phụ thuộc vào hoạt động của enzym γ-glutamyl transpeptidase.

Ở sinh vật thực vật, mỗi enzym được mã hóa bởi một gen duy nhất và khiếm khuyết trong bất kỳ protein nào hoặc gen mã hóa của chúng có thể gây chết phôi.

Ở người, cũng như ở các động vật có vú khác, vị trí chính của quá trình tổng hợp và xuất glutathione là gan, đặc biệt là trong các tế bào gan (tế bào gan) bao quanh các ống tĩnh mạch vận chuyển máu và các chất khác đến và đi từ cơ quan trong. câu hỏi.

Sự tổng hợp de novo của glutathione, sự tái tạo hoặc tái chế của nó, cần năng lượng từ ATP để xảy ra.

Glutathione giảm (GSH)

Glutathione khử có nguồn gốc từ các axit amin glycine, glutamate và cysteine, như đã được đề cập, và quá trình tổng hợp nó bắt đầu bằng sự hoạt hóa (sử dụng ATP) của nhóm γ-carboxyl của glutamate (thuộc nhóm R) để tạo thành acyl phosphate trung gian, nó bị tấn công bởi nhóm α-amino của cysteine.

Phản ứng ngưng tụ hai axit amin đầu tiên này được xúc tác bởi γ-glutamylcysteine synthetase và thường bị ảnh hưởng bởi sự sẵn có trong tế bào của các axit amin glutamate và cysteine.

Do đó, dipeptit được hình thành sau đó được cô đặc lại với một phân tử glycine nhờ hoạt động của GSH synthetase. Trong quá trình phản ứng này, sự hoạt hóa với ATP của nhóm α-cacboxyl của cysteine cũng xảy ra để tạo thành một acyl phosphate và do đó có lợi cho phản ứng với dư lượng glycine.

Glutathione bị oxy hóa (GSSG)

Khi glutathione bị khử tham gia vào các phản ứng oxy hóa-khử, dạng oxy hóa thực sự được tạo thành từ hai phân tử glutathione liên kết với nhau qua cầu nối disulfide; chính vì lý do này mà dạng oxy hóa được viết tắt bằng từ viết tắt "GSSG".

Sự hình thành loại glutathione bị oxy hóa phụ thuộc vào một loại enzyme được gọi là glutathione peroxidase hoặc GSH peroxidase, là một peroxidase có chứa selenocysteine (một phần dư cysteine thay vì có nguyên tử lưu huỳnh thì lại có nguyên tử selen). đang hoạt động.

Sự chuyển đổi lẫn nhau giữa dạng oxy hóa và dạng khử xảy ra nhờ sự tham gia của GSSG reductase hoặc glutathione reductase, sử dụng NAPDH để xúc tác quá trình khử GSSG khi có oxy, với sự hình thành đồng thời của hydrogen peroxide.

Lợi ích của nó

Ví dụ, Glutathione có thể được sử dụng bằng đường uống, tại chỗ, tiêm tĩnh mạch, trong mũi hoặc khí dung, để tăng nồng độ toàn thân ở những bệnh nhân bị stress oxy hóa.

Ung thư

Nghiên cứu về việc sử dụng glutathione bằng đường uống cho thấy rằng dùng glutathione có thể làm giảm nguy cơ ung thư miệng và khi dùng kết hợp với liệu pháp hóa học oxy hóa, nó làm giảm tác động tiêu cực của liệu pháp ở bệnh nhân ung thư.

HIV

Nói chung, bệnh nhân bị nhiễm vi rút suy giảm miễn dịch mắc phải (HIV) bị thiếu hụt glutathione nội bào trong cả tế bào hồng cầu và tế bào T và bạch cầu đơn nhân, những tế bào này quyết định hoạt động chính xác của chúng.

Trong một nghiên cứu của Morris và cộng sự, đã chỉ ra rằng việc cung cấp glutathione cho các đại thực bào từ những bệnh nhân dương tính với HIV đã cải thiện đáng kể chức năng của những tế bào này, đặc biệt là chống lại các bệnh nhiễm trùng cơ hội như M. tuberculosis.

Hoạt động cơ bắp

Các nghiên cứu khác liên quan đến việc cải thiện hoạt động co cơ, bảo vệ chống oxy hóa và thiệt hại do oxy hóa gây ra để đáp ứng với chấn thương do thiếu máu cục bộ / tái tưới máu sau khi uống GSH trong quá trình luyện tập sức đề kháng.

Bệnh lý gan

Đến lượt nó, người ta đã coi việc uống hoặc tiêm tĩnh mạch có chức năng trong việc ngăn ngừa sự tiến triển của một số loại ung thư và giảm tổn thương tế bào do hậu quả của một số bệnh lý về gan.

Chất chống oxy hóa

Mặc dù thực tế là không phải tất cả các nghiên cứu được báo cáo đều được thực hiện ở bệnh nhân người, mà thường là các thử nghiệm trên mô hình động vật (nói chung là chuột), kết quả thu được trong một số thử nghiệm lâm sàng xác nhận hiệu quả của glutathione ngoại sinh như một chất chống oxy hóa.

Vì lý do này, nó được sử dụng để điều trị bệnh đục thủy tinh thể và bệnh tăng nhãn áp, như một sản phẩm "chống lão hóa", để điều trị viêm gan, nhiều bệnh tim, mất trí nhớ và tăng cường hệ thống miễn dịch, và thanh lọc sau khi nhiễm độc kim loại nặng và thuốc.

"Hấp thụ"

Glutathione được sử dụng ngoại sinh không thể xâm nhập vào tế bào trừ khi nó bị thủy phân thành các axit amin cấu thành. Do đó, tác dụng trực tiếp của việc sử dụng (uống hoặc tiêm tĩnh mạch) hợp chất này là làm tăng nồng độ nội bào của GSH nhờ vào sự đóng góp của các axit amin cần thiết cho quá trình tổng hợp của nó, có thể được vận chuyển một cách hiệu quả đến bào tương.

Phản ứng phụ

Mặc dù lượng glutathione được coi là "an toàn" hoặc vô hại, vẫn chưa có đủ nghiên cứu về tác dụng phụ của nó.

Tuy nhiên, từ một số nghiên cứu được báo cáo, người ta biết rằng nó có thể có những tác động tiêu cực do tương tác với các loại thuốc khác và có thể gây hại cho sức khỏe trong các bối cảnh sinh lý khác nhau.

Nếu dùng lâu dài, dường như chúng có tác dụng làm giảm quá mức lượng kẽm và hơn nữa, nếu hít phải nó, nó có thể gây ra các cơn hen suyễn nghiêm trọng ở bệnh nhân hen.

Người giới thiệu

Allen, J. & Bradley, R. (2011). Tác dụng của việc bổ sung Glutathione bằng đường uống đối với các dấu ấn sinh học gây căng thẳng oxy hóa hệ thống ở người tình nguyện. Tạp chí Thuốc thay thế và Bổ sung, 17 (9), 827–833.
Conklin, KA (2009). Chất chống oxy hóa trong chế độ ăn uống trong quá trình hóa trị ung thư: Ảnh hưởng đến hiệu quả hóa trị liệu và phát triển các tác dụng phụ. Dinh dưỡng và Ung thư, 37 (1), 1–18.
Meister, A. (1988). Chuyển hóa Glutathione và sự thay đổi có chọn lọc của nó. Tạp chí Hóa học Sinh học, 263 (33), 17205-17208.
Meister, A., & Anderson, ME (1983). Glutathione. Ann. Rev Biochem. , 52, 711-760.
Morris, D., Guerra, C., Khurasany, M., Guilford, F., & Saviola, B. (2013). Bổ sung Glutathione Cải thiện Chức năng của Đại thực bào trong HIV. Tạp chí Nghiên cứu Interferon & Cytokine, 11.
Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Hóa sinh minh họa của Harper (ấn bản thứ 28). McGraw-Hill y tế.
Nelson, DL & Cox, MM (2009). Các nguyên tắc của Lehninger về Hóa sinh. Omega Editions (ấn bản thứ 5). https://doi.org/10.1007/s13398-014-0173-7.2
Noctor, G., Mhamdi, A., Chaouch, S., Han, YI, Neukermans, J., Marquez-garcia, B.,… Foyer, CH (2012). Glutathione trong thực vật: tổng quan tích hợp. Thực vật, Tế bào & Môi trường, 35, 454–484.
Pizzorno, J. (2014). Glutathione! Thuốc điều tra, 13 (1), 8–12.
Qanungo, S., Starke, DW, Pai, H. V, Mieyal, JJ, & Nieminen, A. (2007). Bổ sung Glutathione làm tăng khả năng tự chết của quá trình thải độc bằng cách S-Glutathionyl hóa p65-NFkB. Tạp chí Hóa học Sinh học, 282 (25), 18427-18436.
Ramires, PR, & Ji, LL (2001). Việc bổ sung và đào tạo Glutathione làm tăng sức đề kháng của cơ tim đối với sự tái tưới máu do thiếu máu cục bộ in vivo. Ann. J. Physiol. Mạch tim. Physiol. , 281, 679-688.
Sies, H. (2000). Glutathione và vai trò của nó trong chức năng tế bào. Sinh học & Y học Radical Miễn phí R, 27 (99), 916–921.
Wu, G., Fang, Y., Yang, S., Lupton, JR, & Turner, ND (2004). Chuyển hóa Glutathione và những tác động của nó đối với sức khỏe. Hiệp hội Khoa học Dinh dưỡng Hoa Kỳ, 489–492.

GLUTATHIONE: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG, SINH TỔNG HỢP - SINH HỌC - 2026