glutation ( GSH ) adalah tripeptida molekul kecil (dengan hanya tiga amino residu asam) nonprotein terlibat dalam banyak fenomena biologis seperti Mekanika enzimatik, makromolekul biosintesis, metabolisme perantara, toksisitas oksigen, transportasi intraseluler, dll
Peptida kecil ini, yang terdapat pada hewan, tumbuhan , dan beberapa bakteri, dianggap sebagai “ penyangga ” pereduksi oksida, karena merupakan salah satu senyawa berbobot molekul rendah utama yang mengandung belerang dan tidak memiliki toksisitas yang terkait dengan residu sistein.
Struktur molekul glutathione (Sumber: Claudio Pistilli [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)
Beberapa penyakit pada manusia telah dikaitkan dengan defisiensi enzim spesifik metabolisme glutathione, dan ini disebabkan oleh berbagai fungsinya dalam mempertahankan homeostasis tubuh.
Malnutrisi, stres oksidatif dan patologi lain yang diderita manusia dapat dibuktikan sebagai penurunan drastis glutathione, itulah sebabnya kadang-kadang merupakan indikator yang baik dari keadaan kesehatan sistem tubuh.
Untuk tanaman, dengan cara yang sama, glutathione merupakan faktor penting untuk pertumbuhan dan perkembangan mereka, karena juga melakukan fungsi dalam beberapa jalur biosintetik dan penting untuk detoksifikasi seluler dan homeostasis internal, di mana ia bertindak sebagai antioksidan kuat.
Indeks artikel
Karakteristik
Studi pertama yang dilakukan sehubungan dengan lokasi subseluler glutathione menunjukkan bahwa glutathione ada di mitokondria. Kemudian, itu juga diamati di wilayah yang sesuai dengan matriks nuklir dan di peroksisom .
Saat ini diketahui bahwa kompartemen di mana konsentrasinya paling melimpah adalah di sitosol, karena secara aktif diproduksi di sana dan diangkut ke kompartemen seluler lain seperti mitokondria.
Pada sel mamalia, konsentrasi glutathione berada dalam kisaran milimol, sedangkan dalam plasma darah bentuk tereduksi (GSH) ditemukan dalam konsentrasi mikromolar.
Konsentrasi intraseluler ini sangat mirip dengan konsentrasi glukosa, kalium, dan kolesterol, unsur penting untuk struktur, fungsi, dan metabolisme seluler.
Beberapa organisme memiliki molekul glutathione analog atau varian. Parasit protozoa yang mempengaruhi mamalia memiliki bentuk yang dikenal sebagai “trypanothion” dan pada beberapa bakteri senyawa ini digantikan oleh molekul belerang lainnya seperti tiosulfat dan glutamilsistein.
Spesies tanaman tertentu memiliki, selain glutathione, molekul homolog yang memiliki residu selain glisin pada ujung terminal-C (homoglutathione), dan yang dicirikan memiliki fungsi yang mirip dengan tripeptida yang bersangkutan.
Meskipun keberadaan senyawa lain yang mirip dengan glutathione pada organisme yang berbeda, ini adalah salah satu “tiol” yang ditemukan dalam konsentrasi tertinggi secara intraseluler.
Rasio tinggi yang biasanya ada antara bentuk tereduksi (GSH) dan bentuk teroksidasi (GSSG) glutathione adalah fitur pembeda lain dari molekul ini.
Struktur
Glutathione atau L-γ-glutamyl-L-cysteinyl-glycine, seperti namanya, terdiri dari tiga residu asam amino: L-glutamat, L-sistein dan glisin. Residu sistein dan glisin dihubungkan bersama melalui ikatan peptida yang sama, yaitu antara gugus -karboksil dari satu asam amino dan gugus -amino dari asam amino lainnya.
Namun, ikatan yang terjadi antara glutamat dan sistein tidak khas protein, karena terjadi antara bagian -karboksil dari gugus R glutamat dan gugus -amino dari sistein, yang disebut ikatan .
Molekul kecil ini memiliki massa molar lebih dari 300 g / mol dan keberadaan ikatan tampaknya penting untuk kekebalan peptida ini terhadap aksi banyak enzim aminopeptidase.
Fitur
Seperti disebutkan, glutathione adalah protein yang berpartisipasi dalam berbagai proses seluler pada hewan, tumbuhan, dan prokariota tertentu. Dalam pengertian ini, partisipasi umum dalam:
-Proses sintesis dan degradasi protein
-Pembentukan prekursor ribonukleotida DNA
-Pengaturan aktivitas beberapa enzim
-Perlindungan sel di hadapan spesies oksigen reaktif (ROS) dan radikal bebas lainnya
-Transduksi sinyal
-Ekspresi genetik dan dalam
-Aptosis atau kematian sel terprogram
koenzim
Juga telah ditentukan bahwa glutathione berfungsi sebagai koenzim dalam banyak reaksi enzimatik, dan bagian pentingnya terkait dengan kemampuannya untuk mengangkut asam amino dalam bentuk asam amino -glutamil intraseluler.
Glutathione yang dapat meninggalkan sel (yang dilakukannya dalam bentuk tereduksi) mampu berpartisipasi dalam reaksi oksidasi-reduksi di sekitar membran plasma dan lingkungan sel sekitarnya, yang melindungi sel dari kerusakan terhadap berbagai kelas agen pengoksidasi.
Penyimpanan sistein
Tripeptida ini juga berfungsi sebagai sumber penyimpanan sistein dan berkontribusi pada pemeliharaan keadaan tereduksi gugus sulfhidril protein di dalam sel dan keadaan besi gugus heme protein yang mengandung kofaktor tersebut.
Lipatan protein
Ketika berpartisipasi dalam pelipatan protein, tampaknya memiliki fungsi penting sebagai zat pereduksi untuk jembatan disulfida yang telah terbentuk secara tidak benar dalam struktur protein, yang biasanya disebabkan oleh paparan zat pengoksidasi seperti oksigen, hidrogen peroksida, peroksinitrit, dan beberapa superoksida. .
Fungsi eritrosit
Dalam eritrosit, glutathione tereduksi (GSH) yang dihasilkan oleh enzim glutathione reduktase, yang menggunakan NADPH yang dihasilkan oleh jalur pentosa fosfat, berkontribusi pada penghilangan hidrogen peroksida melalui reaksi yang dikatalisis oleh enzim lain: glutathione peroksidase, yang menghasilkan air dan teroksidasi. glutathione (GSSG).
Pemecahan hidrogen peroksida dan, oleh karena itu, pencegahan akumulasi dalam eritrosit, memperpanjang masa hidup sel-sel ini, karena menghindari kerusakan oksidatif yang dapat terjadi pada membran sel dan yang dapat berakhir dengan hemolisis.
Metabolisme xenobiotik
Glutathione juga merupakan pemain penting dalam metabolisme xenobiotik, berkat aksi enzim glutathione S-transferase yang menghasilkan konjugat glutathione yang kemudian dapat dimetabolisme secara intraseluler.
Penting untuk diingat bahwa istilah “xenobiotik” digunakan untuk merujuk pada obat-obatan, polutan lingkungan, dan karsinogen kimia yang terpapar pada organisme.
Keadaan oksidatif sel
Karena glutathione ada dalam dua bentuk, satu tereduksi dan satu teroksidasi, hubungan antara dua molekul menentukan keadaan redoks sel. Jika rasio GSH/GSSG lebih besar dari 100, sel dianggap sehat, tetapi jika mendekati 1 atau 10 dapat menjadi indikator bahwa sel dalam keadaan stres oksidatif.
Biosintesis
Glutathione tripeptida disintesis di dalam sel, baik pada tumbuhan maupun hewan, oleh aksi dua enzim: (1) -glutamylcysteine synthetase dan (2) glutathione synthetase (GSH sintetase), sedangkan degradasi atau ” dekomposisi “tergantung pada aksi enzim -glutamil transpeptidase.
Pada organisme tumbuhan, masing-masing enzim dikodekan oleh satu gen, dan cacat pada salah satu protein atau gen penyandinya dapat menyebabkan kematian embrio.
Pada manusia, seperti pada mamalia lain, situs utama sintesis dan ekspor glutathione adalah hati, khususnya di sel hati (hepatosit) yang mengelilingi saluran vena yang mengangkut darah dan zat lain ke dan dari organ yang bersangkutan.
Sintesis glutathione de novo , regenerasinya atau daur ulangnya, membutuhkan energi dari ATP untuk terjadi.
Glutathione tereduksi (GSH)
Glutathione tereduksi berasal dari asam amino glisin, glutamat dan sistein, seperti yang telah disebutkan, dan sintesisnya dimulai dengan aktivasi (menggunakan ATP) gugus -karboksil glutamat (gugus R) untuk membentuk asil fosfat perantara, yang diserang oleh kelompok -amino sistein.
Reaksi kondensasi dua asam amino pertama ini dikatalisis oleh -glutamilsistein sintetase dan biasanya dipengaruhi oleh ketersediaan asam amino glutamat dan sistein intraseluler.
Dipeptida yang terbentuk kemudian dikondensasikan dengan molekul glisin berkat aksi sintetase GSH. Selama reaksi ini, aktivasi dengan ATP dari gugus -karboksil sistein juga terjadi untuk membentuk asil fosfat dan dengan demikian mendukung reaksi dengan residu glisin.
Glutathione teroksidasi (GSSG)
Ketika glutathione tereduksi berpartisipasi dalam reaksi oksidasi-reduksi, bentuk teroksidasi sebenarnya terdiri dari dua molekul glutathione yang dihubungkan bersama melalui jembatan disulfida; karena alasan inilah bentuk teroksidasi disingkat dengan akronim “GSSG”.
Pembentukan spesies teroksidasi glutathione tergantung pada enzim yang dikenal sebagai glutathione peroksidase atau GSH peroksidase, yang merupakan peroksidase yang mengandung selenocysteine (residu sistein yang alih-alih memiliki atom sulfur memiliki atom selenium) di tempat .aktif.
Interkonversi antara bentuk teroksidasi dan tereduksi terjadi berkat partisipasi reduktase GSSG atau glutathione reduktase, yang menggunakan NAPDH untuk mengkatalisis reduksi GSSG dengan adanya oksigen, dengan pembentukan hidrogen peroksida secara bersamaan.
Manfaat asupannya
Glutathione dapat diberikan secara oral, topikal, intravena, intranasal atau nebulisasi, untuk meningkatkan konsentrasi sistemik pada pasien yang menderita stres oksidatif, misalnya.
Kanker
Penelitian tentang pemberian glutathione secara oral menunjukkan bahwa mengonsumsi glutathione dapat mengurangi risiko kanker mulut dan bahwa, bila diberikan bersama dengan kemoterapi oksidatif, ia mengurangi efek negatif terapi pada pasien kanker.
HIV
Umumnya, pasien yang terinfeksi virus immunodeficiency didapat (HIV) memiliki kekurangan glutathione intraseluler baik dalam sel darah merah dan sel T dan monosit, yang menentukan fungsi mereka yang benar.
Dalam sebuah penelitian oleh Morris et al., ditunjukkan bahwa memasok glutathione ke makrofag dari pasien HIV-positif secara signifikan meningkatkan fungsi sel-sel ini, terutama terhadap infeksi dengan patogen oportunistik seperti M. tuberculosis.
Aktivitas otot
Studi lain berkaitan dengan peningkatan aktivitas kontraktil otot, pertahanan antioksidan dan kerusakan oksidatif yang disebabkan sebagai respons terhadap cedera iskemia / reperfusi setelah pemberian oral GSH selama pelatihan ketahanan fisik.
Patologi hati
Telah dipertimbangkan, pada gilirannya, bahwa konsumsi atau pemberian intravena memiliki fungsi dalam pencegahan perkembangan beberapa jenis kanker dan dalam pengurangan kerusakan sel yang terjadi sebagai akibat dari patologi hati tertentu.
Antioksidan
Meskipun tidak semua penelitian yang dilaporkan telah dilakukan pada pasien manusia, tetapi biasanya tes pada caral hewan (umumnya murine), hasil yang diperoleh dalam beberapa uji klinis mengkonfirmasi efektivitas glutathione eksogen sebagai antioksidan.
Untuk alasan ini, digunakan untuk pengobatan katarak dan glaukoma, sebagai produk “anti-penuaan”, untuk pengobatan hepatitis, berbagai penyakit jantung, kehilangan ingatan dan untuk memperkuat sistem kekebalan tubuh, dan untuk pemurnian setelah keracunan dengan logam berat dan obat-obatan.
“Penyerapan”
Glutathione yang diberikan secara eksogen tidak dapat masuk ke dalam sel kecuali jika dihidrolisis menjadi asam amino penyusunnya. Oleh karena itu, efek langsung dari pemberian (oral atau intravena) senyawa ini adalah peningkatan konsentrasi GSH intraseluler berkat kontribusi asam amino yang diperlukan untuk sintesisnya, yang dapat secara efektif diangkut ke sitosol.
Efek samping
Meskipun asupan glutathione dianggap “aman” atau tidak berbahaya, belum cukup banyak penelitian yang dilakukan mengenai efek sampingnya.
Namun, dari beberapa penelitian yang dilaporkan diketahui bahwa obat tersebut dapat memiliki efek negatif yang dihasilkan dari interaksi dengan obat lain dan dapat berbahaya bagi kesehatan dalam berbagai konteks fisiologis.
Jika dikonsumsi dalam jangka panjang, tampaknya bertindak untuk menurunkan kadar seng secara berlebihan dan, selain itu, jika terhirup, dapat menyebabkan serangan asma yang parah pada pasien asma.
Referensi
- Allen, J., & Bradley, R. (2011). Pengaruh Suplementasi Glutathione Oral pada Biomarker Stres Oksidatif Sistemik pada Relawan Manusia. Jurnal Pengobatan Alternatif dan Pelengkap , 17 (9), 827–833.
- Conklin, KA (2009). Diet Antioksidan Selama Kemoterapi Kanker: Dampak Efektivitas Kemoterapi dan Pengembangan Efek Samping. Nutrisi dan Kanker , 37 (1), 1–18.
- Meister, A. (1988). Metabolisme Glutathione dan Modifikasi Selektifnya. Jurnal Kimia Biologi , 263 (33), 17205-17208.
- Meister, A., & Anderson, ME (1983). Glutathione. Ann. Pdt Biokimia. , 52 , 711-760.
- Morris, D., Guerra, C., Khurasany, M., Guilford, F., & Saviola, B. (2013). Suplementasi Glutathione Meningkatkan Fungsi Makrofag pada HIV. Jurnal Penelitian Interferon & Sitokin , 11.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Biokimia Harper’s Illustrated (edisi ke-28). McGraw-Hill Medis.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Biokimia Lehninger . Edisi Omega ( edisi ke-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 pada tumbuhan: gambaran umum terintegrasi. Tanaman, Sel & Lingkungan , 35 , 454–484.
- Pizzorno, J. (2014). Glutathione! Kedokteran Investigasi , 13 (1), 8-12.
- Qanungo, S., Starke, DW, Pai, H. V, Mieyal, JJ, & Nieminen, A. (2007). Suplementasi Glutathione Mempotensiasi Apoptosis Hipoksia oleh S-Glutathionylation dari p65-NFkB. Jurnal Kimia Biologi , 282 (25), 18427-18436.
- Ramires, PR, & Ji, LL (2001). Suplementasi dan pelatihan glutathione meningkatkan resistensi miokard terhadap iskemia-reperfusi in vivo. Ann. J. Fisiol. Lingkaran Jantung Fisiol. , 281 , 679-688.
- Sies, H. (2000). Glutathione dan Perannya dalam Fungsi Seluler. Biologi & Kedokteran Radikal Bebas R , 27 (99), 916–921.
- Wu, G., Fang, Y., Yang, S., Lupton, JR, & Turner, ND (2004). Metabolisme Glutathione dan Implikasinya bagi Kesehatan. Masyarakat Amerika untuk Ilmu Gizi , 489-492.
