Compuesto antioxidante omnipresente en los organismos vivos.
Compuesto químico
El glutatión ( GSH , ) es un compuesto orgánico con la fórmula química HOCOCH(NH 2 )CH 2 CH 2 CONHCH(CH 2 SH)CONHCH 2 COOH . Es un antioxidante en plantas , animales , hongos y algunas bacterias y arqueas . El glutatión es capaz de prevenir daños a importantes componentes celulares causados por fuentes como especies reactivas de oxígeno , radicales libres , peróxidos , peróxidos lipídicos y metales pesados . [2] Es un tripéptido con un enlace peptídico gamma entre el grupo carboxilo de la cadena lateral del glutamato y la cisteína . El grupo carboxilo del residuo de cisteína está unido mediante un enlace peptídico normal a la glicina .
Biosíntesis y ocurrencia.
La biosíntesis de glutatión implica dos pasos dependientes del trifosfato de adenosina :
Si bien todas las células animales son capaces de sintetizar glutatión, se ha demostrado que la síntesis de glutatión en el hígado es esencial. Los ratones knockout para GCLC mueren al mes de nacer debido a la ausencia de síntesis hepática de GSH. [4] [5]
El inusual enlace gamma amida del glutatión lo protege de la hidrólisis por las peptidasas. [6]
Ocurrencia
El glutatión es el tiol no proteico ( compuesto que contiene R-SH ) más abundante en las células animales, oscilando entre 0,5 y 10 mmol/L. Está presente en el citosol y los orgánulos . [6] En células y tejidos sanos, más del 90% del total de glutatión se encuentra en forma reducida (GSH), y el resto en forma de disulfuro (GSSG). [7] Entre el 80 y el 85 % del GSH celular se encuentra en el citosol y entre el 10 y el 15 % en las mitocondrias . [8]
Los seres humanos sintetizan glutatión, pero algunos eucariotas no lo hacen, incluidos algunos miembros de Fabaceae , Entamoeba y Giardia . Las únicas arqueas conocidas que producen glutatión son las halobacterias . Algunas bacterias , como las " Cianobacterias " y Pseudomonadota , pueden biosintetizar glutatión. [9] [10]
La disponibilidad sistémica del glutatión consumido por vía oral tiene una biodisponibilidad pobre porque el tripéptido es el sustrato de las proteasas (peptidasas) del tubo digestivo y debido a la ausencia de un portador específico de glutatión a nivel de la membrana celular. [11] [12] La administración de N-acetilcisteína (NAC), un profármaco de cisteína, ayuda a reponer los niveles intracelulares de GSH. [13] El compuesto patentado RiboCeine se ha estudiado como un suplemento que mejora la producción de glutatión, lo que ayuda a mitigar la hiperglucemia. [14] [15]
función bioquímica
El glutatión existe en estados reducido (GSH) y oxidado ( GSSG ). [16] La proporción de glutatión reducido a glutatión oxidado dentro de las células es una medida del estrés oxidativo celular [17] [8] donde el aumento de la proporción de GSSG a GSH es indicativo de un mayor estrés oxidativo.
En estado reducido, el grupo tiol del residuo cisteinilo es una fuente de un equivalente reductor . De este modo se genera disulfuro de glutatión (GSSG). El estado oxidado se convierte al estado reducido mediante NADPH . [18] Esta conversión es catalizada por la glutatión reductasa :
- NADPH + GSSG + H 2 O → 2 GSH + NADP + + OH −
Roles
antioxidante
El GSH protege las células neutralizando (reduciendo) las especies reactivas de oxígeno . [19] [6] Esta conversión se ilustra mediante la reducción de peróxidos:
- 2 GSH + R 2 O 2 → GSSG + 2 ROH (R = H, alquilo)
y con radicales libres:
- GSH + R • → 1/2 GSSG + RH
Regulación
Además de desactivar radicales y oxidantes reactivos, el glutatión participa en la protección de tiol y en la regulación redox de las proteínas de tiol celulares bajo estrés oxidativo mediante la glutatiónilación de la proteína S , una modificación de tiol postraduccional regulada por redox. La reacción general implica la formación de un disulfuro asimétrico a partir de la proteína protegible (RSH) y GSH: [20]
- RSH + GSH + [O] → GSSR + H 2 O
El glutatión también se emplea para la desintoxicación de metilglioxal y formaldehído , metabolitos tóxicos producidos bajo estrés oxidativo. Esta reacción de desintoxicación la lleva a cabo el sistema glioxalasa . La glioxalasa I (EC 4.4.1.5) cataliza la conversión de metilglioxal y glutatión reducido en S - D -lactoilglutatión. La glioxalasa II (EC 3.1.2.6) cataliza la hidrólisis de S - D -lactoilglutatión a glutatión y ácido D -láctico .
Mantiene antioxidantes exógenos como las vitaminas C y E en sus estados reducidos (activos). [21] [22] [23]
Metabolismo
Entre los múltiples procesos metabólicos en los que participa, el glutatión es necesario para la biosíntesis de leucotrienos y prostaglandinas . Desempeña un papel en el almacenamiento de cisteína. El glutatión mejora la función de la citrulina como parte del ciclo del óxido nítrico . [24] Es un cofactor y actúa sobre la glutatión peroxidasa . [25] El glutatión se utiliza para producir S-sulfanilglutatión, que forma parte del metabolismo del sulfuro de hidrógeno . [26]
Conjugación
El glutatión facilita el metabolismo de los xenobióticos . Las enzimas glutatión S -transferasa catalizan su conjugación con xenobióticos lipófilos , facilitando su excreción o metabolismo posterior. [27] El proceso de conjugación se ilustra mediante el metabolismo de la N -acetil- p -benzoquinona imina (NAPQI). NAPQI es un metabolito reactivo formado por la acción del citocromo P450 sobre el paracetamol (acetaminofén). El glutatión se conjuga con NAPQI y el conjunto resultante se excreta.
en plantas
En las plantas, el glutatión participa en el manejo del estrés. Es un componente del ciclo glutatión-ascorbato , un sistema que reduce el venenoso peróxido de hidrógeno . [28] Es el precursor de las fitoquelatinas , oligómeros de glutatión que quelan metales pesados como el cadmio . [29] El glutatión es necesario para una defensa eficaz contra patógenos vegetales como Pseudomonas syringae y Phytophthora brassicae . [30] La adenilil-sulfato reductasa , una enzima de la vía de asimilación del azufre , utiliza glutatión como donante de electrones. Otras enzimas que utilizan el glutatión como sustrato son las glutaredoxinas . Estas pequeñas oxidorreductasas participan en el desarrollo de las flores, el ácido salicílico y la señalización de defensa de las plantas. [31]
Usos
Elaboración de vino
El contenido de glutatión en el mosto , la primera forma cruda de vino, determina el efecto dorado o caramelizante durante la producción de vino blanco al atrapar las quinonas del ácido cafeoiltartárico generadas por la oxidación enzimática como producto de reacción de la uva . [32] Su concentración en el vino puede determinarse mediante espectrometría de masas UPLC-MRM. [33]
Ver también
Referencias
- ^ abcd Haynes, William M., ed. (2016). Manual CRC de Química y Física (97ª ed.). Prensa CRC . pag. 3.284. ISBN 9781498754293.
- ^ Pompella A, Visvikis A, Paolicchi A, De Tata V, Casini AF (octubre de 2003). "Las caras cambiantes del glutatión, protagonista celular". Farmacología Bioquímica . 66 (8): 1499-1503. doi :10.1016/S0006-2952(03)00504-5. PMID 14555227.
- ^ White CC, Viernes H, Krejsa CM, Botta D, Kavanagh TJ (julio de 2003). "Ensayo en placa de microtitulación basado en fluorescencia para la actividad de glutamato-cisteína ligasa". Bioquímica Analítica . 318 (2): 175–180. doi :10.1016/S0003-2697(03)00143-X. PMID 12814619.
- ^ Chen Y, Yang Y, Miller ML, Shen D, Shertzer HG, Stringer KF, Wang B, Schneider SN, Nebert DW, Dalton TP (mayo de 2007). "La eliminación de Gclc específica de hepatocitos conduce a una rápida aparición de esteatosis con lesión mitocondrial e insuficiencia hepática". Hepatología . 45 (5): 1118-1128. doi : 10.1002/hep.21635 . PMID 17464988. S2CID 25000753.
- ^ Sies H (1999). "El glutatión y su papel en las funciones celulares". Biología y medicina de los radicales libres . 27 (9–10): 916–921. doi :10.1016/S0891-5849(99)00177-X. PMID 10569624.
- ^ abc Guoyao Wu; Yun-Zhong Fang; Sheng Yang; Joanne R. Lupton; Nancy D. Turner (2004). "Metabolismo del glutatión y sus implicaciones para la salud". Revista de Nutrición . 134 (3): 489–492. doi : 10.1093/jn/134.3.489 . PMID 14988435.
- ^ Halprin KM, Ohkawara A (1967). "La medición de glutatión en la epidermis humana mediante glutatión reductasa". La Revista de Dermatología de Investigación . 48 (2): 149-152. doi : 10.1038/jid.1967.24 . PMID 6020678.
- ^ ab Lu SC (mayo de 2013). "Síntesis de glutatión". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Temas generales . 1830 (5): 3143–3153. doi :10.1016/j.bbagen.2012.09.008. PMC 3549305 . PMID 22995213.
- ^ Copley SD, Dhillon JK (29 de abril de 2002). "Transferencia lateral de genes y evolución paralela en la historia de los genes de la biosíntesis del glutatión". Biología del genoma . 3 (5): investigación0025. doi : 10.1186/gb-2002-3-5-research0025 . PMC 115227 . PMID 12049666.
- ^ Wonisch W, Schaur RJ (2001). "Capítulo 2: Química del glutatión". En Grill D, Tausz T, De Kok L (eds.). Importancia del glutatión en la adaptación de las plantas al medio ambiente. Saltador. ISBN 978-1-4020-0178-9- a través de libros de Google.
- ^ Witschi A, Reddy S, Stofer B, Lauterburg BH (1992). "La disponibilidad sistémica del glutatión oral". Revista europea de farmacología clínica . 43 (6): 667–669. doi :10.1007/bf02284971. PMID 1362956. S2CID 27606314.
- ^ "Monografía de acetilcisteína para profesionales". Drogas.com .
- ^ Atkuri, KR; Mantovani, JJ; Herzenberg, Luisiana; Herzenberg, Luisiana (2007). "N-acetilcisteína: un antídoto seguro para la deficiencia de cisteína/glutatión". Opinión actual en farmacología . 7 (4): 355–359. doi :10.1016/j.coph.2007.04.005. PMC 4540061 . PMID 17602868.
- ^ Nagasawa, Herbert T. (27 de noviembre de 2014). "COMPOSICIONES QUE COMPRENDEN PRODUCTOS DE AZÚCAR-CISTEÍNA - US-20140348811-A1". ppubs.uspto.gov . Oficina de Patentes de Estados Unidos. pag. dieciséis . Consultado el 31 de octubre de 2023 .
30. Un método para aumentar el ATP y/o el glutatión...
- ^ Ukwenya VO, Alese MO, Ogunlade B, Folorunso IM, Omotuyi OI (2022). "El extracto de hojas de Anacardium occidentale y la riboceína mitigan la hiperglucemia mediante efectos antioxidantes y la modulación de algunos genes seleccionados asociados con la diabetes". J Trastorno metabólico de la diabetes . 22 (1): 455–468. doi :10.1007/s40200-022-01165-2. PMC 10225389 . PMID 37255827.
- ^ Iskusnykh IY, Zakharova AA, Pathak D (enero de 2022). "Glutatión en los trastornos cerebrales y el envejecimiento". Moléculas . 27 (1): 324. doi : 10,3390/moléculas27010324 . PMC 8746815 . PMID 35011559.
- ^ Pastore A, Piemonte F, Locatelli M, Lo Russo A, Gaeta LM, Tozzi G, Federici G (agosto de 2001). "Determinación de glutatión total, reducido y oxidado en sangre en sujetos pediátricos". Química Clínica . 47 (8): 1467-1469. doi : 10.1093/clinchem/47.8.1467 . PMID 11468240.
- ^ Couto N, Malys N, Gaskell SJ, Barber J (junio de 2013). "Partición y recambio de glutatión reductasa de Saccharomyces cerevisiae: un enfoque proteómico" (PDF) . Revista de investigación del proteoma . 12 (6): 2885–2894. doi :10.1021/pr4001948. PMID 23631642.
- ^ Michael Brownlee (2005). "La patobiología de las complicaciones diabéticas: un mecanismo unificador". Diabetes . 54 (6): 1615-1625. doi : 10.2337/diabetes.54.6.1615 . PMID 15919781.
- ^ Dalle-Donne, Isabella; Rossi, Ranieri; Colombo, Graziano; Giustarini, Daniela; Milzani, Aldo (2009). "Proteína S -glutationilación: un dispositivo regulador de las bacterias a los humanos". Tendencias en Ciencias Bioquímicas . 34 (2): 85–96. doi :10.1016/j.tibs.2008.11.002. PMID 19135374.
- ^ Dringen R (diciembre de 2000). "Metabolismo y funciones del glutatión en el cerebro". Avances en Neurobiología . 62 (6): 649–671. doi :10.1016/s0301-0082(99)00060-x. PMID 10880854. S2CID 452394.
- ^ Scholz RW, Graham KS, Gumpricht E, Reddy CC (1989). "Mecanismo de interacción de la vitamina E y el glutatión en la protección contra la peroxidación lipídica de membrana". Anales de la Academia de Ciencias de Nueva York . 570 (1): 514–517. Código bibliográfico : 1989NYASA.570..514S. doi :10.1111/j.1749-6632.1989.tb14973.x. S2CID 85414084.
- ^ Hughes RE (1964). "Reducción del ácido deshidroascórbico por tejidos animales". Naturaleza . 203 (4949): 1068–1069. Código Bib :1964Natur.203.1068H. doi :10.1038/2031068a0. PMID 14223080. S2CID 4273230.
- ^ Ha SB, Smith AP, Howden R, Dietrich WM, Bugg S, O'Connell MJ, Goldsbrough PB, Cobbett CS (junio de 1999). "Genes de fitoquelatina sintasa de Arabidopsis y la levadura Schizosaccharomyces pombe". La célula vegetal . 11 (6): 1153-1164. doi :10.1105/tpc.11.6.1153. JSTOR 3870806. PMC 144235 . PMID 10368185.
- ^ Beca CM (2001). "Papel de los sistemas glutatión / glutaredoxina y tiorredoxina en el crecimiento de la levadura y la respuesta a condiciones de estrés". Microbiología Molecular . 39 (3): 533–541. doi : 10.1046/j.1365-2958.2001.02283.x . PMID 11169096. S2CID 6467802.
- ^ Melideo, SL; Jackson, señor; Jorns, MS (22 de julio de 2014). "Biosíntesis de un intermediario central en el metabolismo del sulfuro de hidrógeno mediante una nueva sulfurtransferasa humana y su ortólogo de levadura". Bioquímica . 53 (28): 4739–53. doi :10.1021/bi500650h. PMC 4108183 . PMID 24981631.
- ^ Hayes, John D.; Flanagan, Jack U.; Jowsey, Ian R. (2005). "Glutatión transferasas". Revista Anual de Farmacología y Toxicología . 45 : 51–88. doi : 10.1146/annurev.pharmtox.45.120403.095857. PMID 15822171.
- ^ Noctor G, Foyer CH (junio de 1998). "Ascorbato y glutatión: mantener el oxígeno activo bajo control". Revisión anual de fisiología vegetal y biología molecular vegetal . 49 (1): 249–279. doi :10.1146/annurev.arplant.49.1.249. PMID 15012235.
- ^ Ha SB, Smith AP, Howden R, Dietrich WM, Bugg S, O'Connell MJ, Goldsbrough PB, Cobbett CS (junio de 1999). "Genes de fitoquelatina sintasa de Arabidopsis y la levadura Schizosaccharomyces pombe". La célula vegetal . 11 (6): 1153-1164. doi :10.1105/tpc.11.6.1153. PMC 144235 . PMID 10368185.
- ^ Parisy V, Poinssot B, Owsianowski L, Buchala A, Glazebrook J, Mauch F (enero de 2007). "La identificación de PAD2 como gamma-glutamilcisteína sintetasa resalta la importancia del glutatión en la resistencia a enfermedades de Arabidopsis" (PDF) . El diario de las plantas . 49 (1): 159-172. doi : 10.1111/j.1365-313X.2006.02938.x . PMID 17144898.
- ^ Rouhier N, Lemaire SD, Jacquot JP (2008). "El papel del glutatión en los organismos fotosintéticos: funciones emergentes para las glutaredoxinas y la glutatión" (PDF) . Revisión anual de biología vegetal . 59 (1): 143–166. doi :10.1146/annurev.arplant.59.032607.092811. PMID 18444899.
- ^ Rigaud J, Cheynier V, Souquet JM, Moutounet M (1991). "Influencia de la composición del mosto en la cinética de oxidación fenólica" . Revista de Ciencias de la Alimentación y la Agricultura . 57 (1): 55–63. Código Bib : 1991JSFA...57...55R. doi :10.1002/jsfa.2740570107.
- ^ Vallverdú-Queralt A, Verbaere A, Meudec E, Cheynier V, Sommerer N (enero de 2015). "Método sencillo para cuantificar GSH, GSSG, GRP y ácidos hidroxicinámicos en vinos mediante UPLC-MRM-MS". Diario de la química agrícola y alimentaria . 63 (1): 142-149. doi :10.1021/jf504383g. PMID 25457918.