Glutatioon

Allikas: Vikipeedia
Jump to navigation Jump to search
Glutatioon

Glutatioon (GSH) on oluline antioksüdant taimedes, loomades, seentes, bakterites ja arhedes. GSH neutraliseerib reaktiivseid hapnikuühendeid, mis mõjutavad tähtsaid rakulisi komponente. Nendeks võivad olla vabad hapniku radikaalid, peroksiidid, lipiidperoksiidid või raskmetallid.[1] Glutatioon on tripeptiid, mis koosneb kolmest aminohappest: glutamaadist, tsüsteiinist ja glütsiinist. Glutamaat ja tsüsteiin on omavahel seotud gammapeptiidsidemega ja glütsiin teiselt poolt on seotud tsüsteiiniga tavalise peptiidsideme kaudu.

Glutatioonis asuv tsüsteiin vähendab disulfiidsildade tekkimist tsütoplasmaatilistes valkudes, olles seal elektroni doonoriks. Selle protsessi käigus muudetakse glutatioon oksüdeeritud vormiks, glutatioondisulfiidiks (GSSG), tuntud ka nimetusega L-(–)-glutatioon.

Oksüdeeritud vormist saab glutatiooni redutseerida tagasi glutatiooni reduktaasi abil, kasutades NADPH elektroni doonorina.[2] Raku toksilisuse taset on võimalik kindlaks teha glutatiooni oksüdeeritud ja redutseeritud vormi suhte abil rakus.[3]

Biosüntees[muuda | muuda lähteteksti]

Glutatiooni on võimelised sünteesima tsüanobakterid ja proteobakterid. Glutatiooni ei sünteesi eukarüootidest liblikõielised, amööbi perekonnast Entamoeba ja protistide perekonnast Giardia. Halobakterid on arhedest ainukesed, kes sünteesivad glutatiooni.[4][5]

Glutatiooni saab sünteesida sellistest kehas olevatest aminohapetest nagu L-tsüsteiin, L-glutamiinhape ja glütsiin. Tsüsteiinis olev sulfiidgrupp on glutatiooni reaktiivseks tsentriks ja prootoni doonoriks. Tsüsteiin on glutatiooni biosünteesi rajas kiirust limiteeriv faktor, kuna see on toiduainetes haruldane aminohape.

Rakud sünteesivad glutatiooni kahes adenosiintrifosfaadist sõltuvas etapis:

  • Gammapeptiidside glutamaadi ja tsüsteiini vahel moodustub L-glutamaadist ja tsüsteiinist glutamiin-tsüsteiin ligaas (GCL) ensüümi abil. See on glutatiooni sünteesis kiirust limiteerivaks etapiks.[6]
  • Glütsiin lisatakse C-terminaalselt glutatiooni süntetaasi (GS) abil.

Loomne glutamiin-tsüsteiini ligaas (GCL) on heterodimeerne ensüüm, mis koosneb katalüüsivast ja modulatoorsest allüksusest. Katalüüsiv osa on vajalik ja piisav kogu GCL ensüümsele aktiivsusele, aga modulaarne allüksus suurendab katalüüsi efektiivsust ensüümil. Hiired, kellel pole katalüüsi osa, surevad enne sündi.[7] Modulatoorse allüksuse puudumisel ei avaldu see fenotüübis märkimisväärselt, ilma selleta on hiirel GSH tase vähenenud ja suurem tundlikkus mürkidele.[8][9][10]

Kuigi kõik keharakud on võimelised sünteesima glutatiooni, on kõige olulisem maksa glutatiooni süntees. Hiired, kellel on glutatiooni süntees maksas geneetiliselt vähendatud, surevad ühe kuu vanusena.[11]

Taimne glutamiin-tsüsteiini ligaas (GCL) on redoks-tundlik homodimeerne ensüüm, mis on taimeriigis konserveerunud.[12] Glutamiin-tsüsteiini ligaas (GCL) ja glutatiooni süntetaas (GS) on biosünteesi ensüümid, mis on hädavajalikud taimedes, kuna nii CGL ja GS geennokauditud (ingl. k gene knockout) embrüod kui ka seemikud hukkuvad.[13]

Funktsioonid[muuda | muuda lähteteksti]

Glutatioon eksisteerib nii redutseeritud kui ka oksüdeeritud vormis. Redutseeritud vormis on tsüsteiini tioolrühm võimeline loovutama prootoni ja elektroni teistele ebastabiilsetele molekulidele nagu näiteks reaktiivsed hapnikuühendid. Elektroni loovutades muutub glutatioon ise reaktiivseks, aga seejärel reageerib teise reaktiivse glutatiooniga, et moodustada glutatiooni disulfiid (GSSG). Reaktsioon on võimalik, kuna rakus on kõrge glutatiooni kontsentratsioon (kuni 5 mM maksas).

Glutatiooni saab taastekitada GSSG-st glutatioonreduktaasi abil.[2] GSSG muutmiseks GSHks on vaja NADPHd, et tekiks uuesti kaks redutseerunud GSH molekuli, mis saavad uuesti olla antioksüdandid, mis otsivad rakus reaktiivseid hapnikuühendeid.

Tervetes rakkudes ja kudedes on 90% glutatioonist redutseeritud vormis ja umbes 10% disulfiidses vormis (GSSG). Suurenenud GSSG/GSH suhe viitab oksüdatiivsele stressile.[14]


Glutatioonil on palju funktsioone:

  • Glutatioon on peamine endogeenne antioksüdant, mida toodab rakk. Ta osaleb vabade radikaalide ja reaktiivsete hapnikuühendite neutraliseerimises. Samuti säilitab see eksogeenseid antioksüdante, nagu C- ja E-vitamiinid nende redutseeritud (aktiivses) vormis.[15][16]
  • Reguleerib elutähtsat lämmastikoksiidi tsüklit, mis on problemaatiline, kui seda ei reguleerita.[17]

Taimedes[muuda | muuda lähteteksti]

Taimedes on glutatioon oluline biootilise ja abiootilise stressi talumiseks. Glutatioon on keskne komponent glutatioon-askorbaat tsüklis, mis redutseerib mürgist vesinikperoksiidi.[20] Glutatioon omab tähtsat efekti taime patogeenide, näiteks Pseudomonas syringae ja Phytophthora brassicae vastu.[21] Ensüüm APS reduktaas osaleb väävli omastamises ja kasutab glutatiooni elektroni doonorina. Teised ensüümid, mis glutatiooni redutseerivad, on väiksed oksidoreduktaasid, mis osalevad õie arengus ning salitsüülhappe ja kaitsevastuse signaliseerimises.[22]

Harilikus sibulas[muuda | muuda lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis Harilik sibul.

Välikatsetes pritsiti 33 päeva pärast sibulavõrsete istutamist hariliku sibula kultivari 'Giza 6' rohelisi lehti erinevas kanguses glutatiooni lahusega. Saadud tulemused indikeerivad, et glutatioon ja teised bioregulaatorid kiirendavad sibula kasvu märkimisväärselt.[23]

Vähkkasvajas[muuda | muuda lähteteksti]

Next.svg Pikemalt artiklis Vähirakk.

Kui kasvaja on välja kujunenud, siis võib glutatiooni kõrgenenud tase vähirakkudes kaitsta neid kemoteraapia ravimite eest.[24]

Vähkkasvajas on glutatiooni metabolismil nii inhibeeriv kui patogeensuse progressi edendav roll. Arvatakse, et glutatioonil on tähtis roll kartsinogeenide detoksifikatsioonil. Rakusisese glutatiooni kõrgenenud tase vähirakkudes suudab inhibeerida mitut tüüpi vähirakkudele suunatud kemoteraapia agensite kahjulikku toimet.[25]

Tsüstilises fibroosis[muuda | muuda lähteteksti]

Tsüstiline fibroos ehk mukovistsidoos (viskoos-limatõbi) on osadel loomadel (sh inimestel) esinev autosomaalne retsessiivne haigus, mis kahjustab peamiselt hingamis- ja/või seedesüsteemi epiteelkoe rakkude, seotud geenide, retseptorite, rakutuuma transkriptsioonifaktorite metabolismi ning selle kaudu organismi toimimist.[26][27] Inimesed, kel on diagnoositud tsüstiline fibroos, sellest haigusest ei tervistu. Tsüstilise fibroosi transmembraanse regulaatori CFTR-geenide mutatsioon põhjustab tsüstilist fibroosi ja on näidatud, et see põhjustab kogu keha redutseeritud glutatiooni taseme langust. Uurimistööst, mille käigus manustasid patsiendid viie ja poole kuu jooksul sissehingatavat glutatiooni, selgus, et sissehingatava glutatiooni manustamine aitab kaasa kopsu normaalsele töötamisele, kaalu normaliseerumisele ja ka kahjulike bakterite hulk kehas väheneb.[28]

Kasutusalad[muuda | muuda lähteteksti]

Kosmeetika[muuda | muuda lähteteksti]

Glutatioon on antioksüdant, mis hoiab ära naha oksüdatiivse kahju.[29] Lisaks paljudele bioloogilistele funktsioonidele on glutatiooni seostatud naha heledamaks muutmisega.[30] See, et glutatioon teeb naha heledamaks, avastati kõrvalmõjuna suurte koguste glutatiooni manustamisel.[31] Glutatioon inhibeerib melaniini sünteesi sellega, et peatab L-DOPA võime mõjutada türosinaasi melaniini tootmises.[32] Uurimused on näidanud, et glutatioon inhibeerib tegelikku tootmist ja ka aglutinatsiooni melaniinil, segades L-DOPA funktsiooni.[32] Teine uuring leidis, et glutatioon inhibeerib melaniini valmimist otse türosinaasi ensüümi vase aktiivtsentrist, kuhu seostub glutatioon.[33] Glutatiooni antioksüdantne omadus kaitseb nahka UV-kiirguse ja ka teiste keskkonnast (ja sisemistest stressoritest) tulenevate vabade radikaalide eest, mis kahjustavad nahka ja tekitavad hüperpigmentatsiooni.[34] Enamiku imetajate melaniini tootmine koosneb eumelaniinist (pruun-must pigment) ja feomelaniinist (kollane-punane pigment), mis võib ka olla segu või kopolümeerina.[35] Suurenenud glutatiooni tase võib esile kutsuda pigmendiraku suurema feomelaniini tootmise eumelaniini asemel.[36] Uurimistöö läbiviija Te-Sheng Chang leidis, et redutseeritud glutatiooni madal tase on seotud eumelanini tüüpi pigmentatsiooniga, aga kõrge tase on seotud feomelaniini tüüpi pigmentatsiooniga.[37] Selle tulemusena on mõistlik eeldada, et glutatiooni taseme langus pigmendirakus on seotud eumelaniini tootmisega.

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. Pompella, A; Visvikis, A; Paolicchi, A; Tata, V; Casini, AF (2003). "The changing faces of glutathione, a cellular protagonist". Biochemical Pharmacology 66 (8): 1499–503. PMID 14555227. doi:10.1016/S0006-2952(03)00504-5. 
  2. 2,0 2,1 Couto, Narciso; Malys, Naglis; Gaskell, Simon; Barber, Jill (2013). "Partition and Turnover of Glutathione Reductase from Saccharomyces cerevisiae: a Proteomic Approach". Journal of Proteome Research 12 (6): 2885–94. PMID 23631642. doi:10.1021/pr4001948. 
  3. Pastore, Anna; Piemonte, Fiorella; Locatelli, Mattia; Lo Russo, Anna Lo; Gaeta, Laura Maria; Tozzi, Giulia; Federici, Giorgio (2003). "Determination of blood total, reduced, and oxidized glutathione in pediatric subjects". Clinical Chemistry 47 (8): 1467–9. PMID 11468240. 
  4. Copley, Shelley D; Dhillon, Jasvinder K (2002). Genome Biology 3 (5): research0025.1. doi:10.1186/gb-2002-3-5-research0025. 
  5. Grill D, Tausz T, De Kok LJ (2001). Significance of glutathione in plant adaptation to the environment. Springer. ISBN 1-4020-0178-9. 
  6. White, C. C.; Viernes, H.; Krejsa, C. M.; Botta, D.; Kavanagh, T. J. (2003). "Fluorescence-based microtiter plate assay for glutamate–cysteine ligase activity". Analytical Biochemistry 318 (2): 175–180. PMID 12814619. doi:10.1016/S0003-2697(03)00143-X. 
  7. Dalton, T; Dieter, MZ; Yang, Y; Shertzer, HG; Nebert, DW (2000). "Knockout of the Mouse Glutamate Cysteine Ligase Catalytic Subunit (Gclc) Gene: Embryonic Lethal When Homozygous, and Proposed Model for Moderate Glutathione Deficiency When Heterozygous". Biochemical and Biophysical Research Communications 279 (2): 324–9. PMID 11118286. doi:10.1006/bbrc.2000.3930. 
  8. Yang, Y.; Dieter, MZ; Chen, Y; Shertzer, HG; Nebert, DW; Dalton, TP (2002). "Initial characterization of the glutamate-cysteine ligase modifier subunit Gclm(-/-) knockout mouse. Novel model system for a severely compromised oxidative stress response". Journal of Biological Chemistry 277 (51): 49446–52. PMID 12384496. doi:10.1074/jbc.M209372200. 
  9. Giordano, G; Afsharinejad, Z; Guizzetti, M; Vitalone, A; Kavanagh, T; Costa, L (2007). "Organophosphorus insecticides chlorpyrifos and diazinon and oxidative stress in neuronal cells in a genetic model of glutathione deficiency". Toxicology and Applied Pharmacology 219 (2–3): 181–9. PMID 17084875. doi:10.1016/j.taap.2006.09.016. 
  10. McConnachie, L. A.; Mohar, I.; Hudson, F. N.; Ware, C. B.; Ladiges, W. C.; Fernandez, C.; Chatterton-Kirchmeier, S.; White, C. C.; Pierce, R. H.; Kavanagh, T. J. (2007). "Glutamate Cysteine Ligase Modifier Subunit Deficiency and Gender as Determinants of Acetaminophen-Induced Hepatotoxicity in Mice". Toxicological Sciences 99 (2): 628–36. PMID 17584759. doi:10.1093/toxsci/kfm165. 
  11. Chen, Ying; Yang, Yi; Miller, Marian L.; Shen, Dongxiao; Shertzer, Howard G.; Stringer, Keith F.; Wang, Bin; Schneider, Scott N.; Nebert, Daniel W.; Dalton, Timothy P. (2007). "Hepatocyte-specificGclcdeletion leads to rapid onset of steatosis with mitochondrial injury and liver failure". Hepatology 45 (5): 1118–28. PMID 17464988. doi:10.1002/hep.21635. 
  12. Hothorn, M.; Wachter, A; Gromes, R; Stuwe, T; Rausch, T; Scheffzek, K (2006). "Structural Basis for the Redox Control of Plant Glutamate Cysteine Ligase". Journal of Biological Chemistry 281 (37): 27557–65. PMID 16766527. doi:10.1074/jbc.M602770200. 
  13. Pasternak, Maciej; Lim, Benson; Wirtz, Markus; Hell, RüDiger; Cobbett, Christopher S.; Meyer, Andreas J. (2007). "Restricting glutathione biosynthesis to the cytosol is sufficient for normal plant development". The Plant Journal 53 (6): 999–1012. PMID 18088327. doi:10.1111/j.1365-313X.2007.03389.x. 
  14. Halprin, Kenneth (1967). "The Measurement of Glutathione in Human Epidermis using Glutathione Reductase". Journal of Investigative Dermatology 48 (2): 149. doi:10.1038/jid.1967.24. 
  15. Scholz, RW. Graham KS. Gumpricht E. Reddy CC. (1989). "Mechanism of interaction of vitamin E and glutathione in the protection against membrane lipid peroxidation". Ann NY Acad Sci 570: 514–7. doi:10.1111/j.1749-6632.1989.tb14973.x. 
  16. Hughes, RE (1964). "Reduction of dehydroascorbic acid by animal tissues". Nature 203 (4949): 1068–9. doi:10.1038/2031068a0. 
  17. Clementi, Emilio; Smith, Guy Charles; Howden, Martin; Dietrich, Salvador; Bugg, S; O'Connell, MJ; Goldsbrough, PB; Cobbett, CS (1999). "Phytochelatin synthase genes from Arabidopsis and the yeast Schizosaccharomyces pombe". The Plant cell 11 (6): 1153–64. PMC 144235. PMID 10368185. doi:10.1105/tpc.11.6.1153. 
  18. Kumar, Chitranshu et al. (2011). "Glutathione revisited: a vital function in iron metabolism and ancillary role in thiol-redox control". The EMBO Journal 30: 2044–2056. doi:10.1038/emboj.2011.105. 
  19. Kadi Heinsalu. "17 toiduainet, mida teie maks armastab". Äripäeva terviseuudised, 02.03.2017 07:00. Kasutatud 04.03.2017 15:46.
  20. Noctor, Graham; Foyer, Christine H. (1998). "ASCORBATE AND GLUTATHIONE: Keeping Active Oxygen Under Control". Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology 49 (1): 249–279. PMID 15012235. doi:10.1146/annurev.arplant.49.1.249. 
  21. Ha, S.-B.; Smith, AP; Howden, R; Dietrich, WM; Bugg, S; O'Connell, MJ; Goldsbrough, PB; Cobbett, CS (1999). "Phytochelatin Synthase Genes from Arabidopsis and the Yeast Schizosaccharomyces pombe". The Plant Cell Online 11 (6): 1153–64. PMC 144235. PMID 10368185. doi:10.1105/tpc.11.6.1153. 
  22. Rouhier, Nicolas; Lemaire, StéPhane D.; Jacquot, Jean-Pierre (2008). "The Role of Glutathione in Photosynthetic Organisms: Emerging Functions for Glutaredoxins and Glutathionylation". Annual Review of Plant Biology 59 (1): 143–66. PMID 18444899. doi:10.1146/annurev.arplant.59.032607.092811. 
  23. Mohamed, E. El-Awadi and Mohamed, S.A. Abd El Wahed, Improvement the Growth and Quality of Green Onion (Allium Cepa L.) Plants by Some Bioregulators in the New Reclaimed Area at Nobaria Region, Egypt, New York Science Journal, 2012;5(9), veebiversioon (vaadatud 27.11.2015)(inglise keeles)
  24. Balendiran, Ganesaratnam K.; Dabur, Rajesh; Fraser, Deborah (2004). "The role of glutathione in cancer". Cell Biochemistry and Function 22 (6): 343–52. PMID 15386533. doi:10.1002/cbf.1149. 
  25. Balendiran GK, Dabur R, Fraser D, The role of glutathione in cancer, Cell Biochem Funct. november – detsmeber 2004;22(6):343-52, Copyright (c) 2004 John Wiley & Sons, Ltd, veebiversioon (tarve 13.11.2015)(inglise keeles)
  26. Medical Aspects (vaadatud 9.04.2013)(inglise keeles)
  27. P. Aula, H. Kääriäinen, A. Palotie, "Pärilikkusmeditsiin", 2010, AS Medicina, lk 68–69, ISBN 978-9985-829-92-9]
  28. Visca A, Bishop CT, Hilton SC, Hudson VM. Improvement in clinical markers in CF patients using a reduced glutathione regimen: an uncontrolled, observational study. J Cyst Fibros 2008, Bishop C, Hudson VM, Hilton SC, Wilde C. A pilot study of the effect of inhaled buffered reduced glutathione on the clinical status of patients with cystic fibrosis. Chest 2005; 127:308–317
  29. Jansen, A. H.; Russell, B. J.; Chernick, V (1975). "Respiratory effects of H+ and dinitrophenol injections into the brain stem subarachnoid space of fetal lambs". Canadian journal of physiology and pharmacology 53 (5): 726–33. PMID 134. 
  30. Libíková, H; Pogády, J; Wiedermann, V; Breier, S (1975). "Search for herpetic antibodies in the cerebrospinal fluid in senile dementia and mental retardation". Acta virologica 19 (6): 493–5. PMC 2443094. PMID 1996. 
  31. Prasad, Sahdeo; Srivastava, Smita; Singh, Madhulika; Shukla, Yogeshwer (2009). "Clastogenic Effects of Glyphosate in Bone Marrow Cells of Swiss Albino Mice". Journal of Toxicology 2009: 1. doi:10.1155/2009/308985. 
  32. 32,0 32,1 Matsuki, M; Watanabe, T; Ogasawara, A; Mikami, T; Matsumoto, T (2008). "Inhibitory mechanism of melanin synthesis by glutathione". Yakugaku zasshi : Journal of the Pharmaceutical Society of Japan 128 (8): 1203–7. PMID 18670186. doi:10.1248/yakushi.128.1203. 
  33. Scott, D. M.; Mazurkiewicz, M; Leeman, P (1976). "The long-term monitoring of ventilation rhythms of the polychaetous annelid Nereis virens sars". Comparative biochemistry and physiology. A, Comparative physiology 53 (1): 65–8. PMID 187. doi:10.1016/s0300-9629(76)80012-6. 
  34. Shindo, Y; Hashimoto, T (1995). "Antioxidant defence mechanism of the skin against UV irradiation: Study of the role of catalase using acatalasaemia fibroblasts". Archives of dermatological research 287 (8): 747–53. PMID 8554387. 
  35. Ito, S (1993). "High-performance liquid chromatography (HPLC) analysis of eu- and pheomelanin in melanogenesis control". The Journal of investigative dermatology 100 (2 Suppl): 166S–171S. PMID 8433004. doi:10.1038/jid.1993.71. 
  36. Jara, J. R.; Aroca, P; Solano, F; Martinez, J. H.; Lozano, J. A. (1988). "The role of sulfhydryl compounds in mammalian melanogenesis: The effect of cysteine and glutathione upon tyrosinase and the intermediates of the pathway". Biochimica et Biophysica Acta 967 (2): 296–303. PMID 2903772. doi:10.1016/0304-4165(88)90023-2. 
  37. Libíková, H; Pogády, J; Wiedermann, V; Breier, S (1975). "Search for herpetic antibodies in the cerebrospinal fluid in senile dementia and mental retardation". Acta virologica 19 (6): 493–5. PMC 2443094. PMID 1996. </pmid>