Cisteína - Cysteine
Fórmula esquelética de L- cisteína
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| Nomes | |||
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Nome IUPAC
Cisteína
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| Outros nomes
Ácido 2-amino-3-sulfidrilpropanóico
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| Identificadores | |||
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Modelo 3D ( JSmol )
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| Abreviações | Cys , C | ||
| ChEBI | |||
| ChEMBL | |||
| ChemSpider | |||
| ECHA InfoCard |
100.000.145 
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| Número EC | |||
| Número E | E920 (agentes de envidraçamento, ...) | ||
| KEGG | |||
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PubChem CID
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| UNII | |||
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Painel CompTox ( EPA )
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| Propriedades | |||
| C 3 H 7 N O 2 S | |||
| Massa molar | 121,15 g · mol −1 | ||
| Aparência | cristais brancos ou pó | ||
| Ponto de fusão | 240 ° C (464 ° F; 513 K) se decompõe | ||
| solúvel | |||
| Solubilidade | 1,5g / 100g etanol 19 degC | ||
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Rotação quiral ([α] D )
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+ 9,4 ° (H 2 O, C = 1,3) | ||
| Página de dados suplementares | |||
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Índice de refração ( n ), constante dielétrica (ε r ), etc. |
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Dados termodinâmicos |
Comportamento da fase sólido-líquido-gás |
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| UV , IR , NMR , MS | |||
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Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
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 verificar (o que é ?)
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| Referências da Infobox | |||
Cisteína (símbolo Cys ou C ; / s ɪ s t ɪ i n / ) é uma semiessential aminoácido proteinogénico com a fórmula HOOC-CH (NH 2 ) CH 2 -SH. A cadeia lateral do tiol na cisteína frequentemente participa de reações enzimáticas como um nucleófilo . O tiol é suscetível à oxidação para dar o derivado dissulfeto de cistina , que desempenha um papel estrutural importante em muitas proteínas . Quando usado como aditivo alimentar, possui o número E E920. É codificado pelos códons UGU e UGC.
Estrutura
Como outros aminoácidos (não como um resíduo de uma proteína), a cisteína existe como um zwitterion . A cisteína tem l quiralidade na notação d / l mais antiga com base na homologia com d - e l -gliceraldeído. No sistema R / S mais recente de designar quiralidade, com base nos números atômicos de átomos próximos ao carbono assimétrico, a cisteína (e selenocisteína) tem quiralidade R , devido à presença de enxofre (ou selênio) como um segundo vizinho ao carbono assimétrico átomo. Os aminoácidos quirais restantes, tendo átomos mais leves nessa posição, têm quiralidade S. Substituir o enxofre por selênio dá selenocisteína .
Fontes dietéticas
O cisteinil é um resíduo em alimentos ricos em proteínas . Embora classificada como um aminoácido não essencial , em casos raros, a cisteína pode ser essencial para crianças, idosos e indivíduos com certas doenças metabólicas ou que sofrem de síndromes de má absorção . A cisteína geralmente pode ser sintetizada pelo corpo humano em condições fisiológicas normais se uma quantidade suficiente de metionina estiver disponível.
Fontes industriais
A maior parte da l- cisteína é obtida industrialmente por hidrólise de materiais animais, como penas de aves ou pelos de porco. Apesar da crença generalizada em contrário, poucas evidências mostram que o cabelo humano é usado como matéria-prima e seu uso é explicitamente proibido para aditivos alimentares e produtos cosméticos na União Europeia. A l- cisteína produzida sinteticamente , em conformidade com as leis judaicas kosher e muçulmanas halal , também está disponível, embora a um preço mais alto. A rota sintética envolve a fermentação usando um mutante de E. coli . A Degussa introduziu uma rota de tiazolinas substituídas . Seguindo esta tecnologia, a l- cisteína é produzida pela hidrólise do ácido 2-amino-Δ 2 - tiazolina -4-carboxílico racêmico usando Pseudomonas thiazolinophilum .
Biossíntese
Em animais, a biossíntese começa com o aminoácido serina . O enxofre é derivado da metionina , que é convertida em homocisteína por meio do intermediário S -adenosilmetionina . A cistationina beta-sintase então combina homocisteína e serina para formar o tioéter cistationina assimétrico . A enzima cistationina gama-liase converte a cistationina em cisteína e alfa-cetobutirato . Em plantas e bactérias , a biossíntese de cisteína também começa a partir da serina, que é convertida em O- acetilserina pela enzima serina transacetilase . A enzima cisteína sintase , a partir de fontes de sulfeto, converte esse éster em cisteína, liberando acetato.
Funções biológicas
O grupo cisteína sulfidrila é nucleofílico e facilmente oxidado. A reactividade é reforçada quando o tiol é ionizado, e cisteína resíduos nas proteínas têm pKa de valores próximo da neutralidade, por isso são muitas vezes na sua reactivo tiolato forma na célula. Devido à sua alta reatividade, o grupo sulfidrila da cisteína possui inúmeras funções biológicas.
Precursor do antioxidante glutationa
Devido à capacidade dos tióis de sofrer reações redox, a cisteína e os resíduos de cisteína têm propriedades antioxidantes . Suas propriedades antioxidantes são normalmente expressas no tripeptídeo glutationa , que ocorre em humanos e outros organismos. A disponibilidade sistêmica de glutationa oral (GSH) é insignificante; portanto, deve ser biossintetizado a partir de seus aminoácidos constituintes, cisteína, glicina e ácido glutâmico . Embora o ácido glutâmico seja geralmente suficiente porque o nitrogênio do aminoácido é reciclado através do glutamato como um intermediário, a suplementação dietética de cisteína e glicina pode melhorar a síntese de glutationa.
Precursor de aglomerados de ferro-enxofre
A cisteína é uma importante fonte de sulfeto no metabolismo humano . O sulfeto nos aglomerados de ferro-enxofre e na nitrogenase é extraído da cisteína, que é convertida em alanina no processo.
Ligação de íons metálicos
Além das proteínas ferro-enxofre, muitos outros cofatores metálicos em enzimas estão ligados ao substituinte tiolato dos resíduos de cisteinila. Os exemplos incluem zinco em dedos de zinco e álcool desidrogenase , cobre nas proteínas de cobre azul , ferro no citocromo P450 e níquel nas [NiFe] - hidrogenases . O grupo sulfidrila também tem alta afinidade por metais pesados , de modo que proteínas contendo cisteína, como metalotioneína , se ligam fortemente a metais como mercúrio, chumbo e cádmio.
Papéis na estrutura da proteína
Na tradução de moléculas de RNA mensageiro para produzir polipeptídeos, a cisteína é codificada pelos códons UGU e UGC .
A cisteína tem sido tradicionalmente considerada um aminoácido hidrofílico , em grande parte com base no paralelo químico entre seu grupo sulfidrila e os grupos hidroxila nas cadeias laterais de outros aminoácidos polares. No entanto, foi demonstrado que a cadeia lateral de cisteína estabiliza as interações hidrofóbicas em micelas em um grau maior do que a cadeia lateral no aminoácido não polar glicina e no aminoácido polar serina. Em uma análise estatística da frequência com que os aminoácidos aparecem em diferentes ambientes químicos nas estruturas das proteínas, os resíduos de cisteína livre foram associados a regiões hidrofóbicas das proteínas. Sua tendência hidrofóbica era equivalente à dos aminoácidos não polares conhecidos, como a metionina e a tirosina (a tirosina é aromática polar, mas também hidrofóbica), que eram muito maiores do que os aminoácidos polares conhecidos, como a serina e a treonina . As escalas de hidrofobicidade , que classificam os aminoácidos do mais hidrofóbico ao mais hidrofílico, colocam consistentemente a cisteína em direção à extremidade hidrofóbica do espectro, mesmo quando são baseados em métodos que não são influenciados pela tendência das cisteínas de formar ligações dissulfeto nas proteínas. Portanto, a cisteína agora é frequentemente agrupada entre os aminoácidos hidrofóbicos, embora às vezes também seja classificada como levemente polar ou polar.
Embora os resíduos de cisteína livre ocorram em proteínas, a maioria está covalentemente ligada a outros resíduos de cisteína para formar ligações dissulfeto , que desempenham um papel importante no dobramento e estabilidade de algumas proteínas, geralmente proteínas segregadas para o meio extracelular. Uma vez que a maioria dos compartimentos celulares são ambientes redutores , as ligações dissulfeto são geralmente instáveis no citosol, com algumas exceções, conforme observado abaixo.
As ligações dissulfeto nas proteínas são formadas pela oxidação do grupo sulfidrila dos resíduos de cisteína. O outro aminoácido contendo enxofre, a metionina, não pode formar ligações dissulfeto. Os oxidantes mais agressivos convertem a cisteína no ácido sulfínico e ácido sulfônico correspondentes . Os resíduos de cisteína desempenham um papel valioso na reticulação de proteínas, o que aumenta a rigidez das proteínas e também funciona para conferir resistência proteolítica (uma vez que a exportação de proteínas é um processo caro, minimizar a sua necessidade é vantajoso). Dentro da célula, pontes dissulfeto entre resíduos de cisteína dentro de um polipeptídeo sustentam a estrutura terciária da proteína. A insulina é um exemplo de uma proteína com reticulação de cistina, em que duas cadeias peptídicas separadas são conectadas por um par de ligações dissulfeto.
As proteínas dissulfeto isomerases catalisam a formação adequada de ligações dissulfeto ; a célula transfere o ácido desidroascórbico para o retículo endoplasmático , que oxida o meio ambiente. Nesse ambiente, as cisteínas são, em geral, oxidadas a cistina e não funcionam mais como nucleófilos.
Além de sua oxidação em cistina, a cisteína participa de inúmeras modificações pós-tradução . O grupo sulfidrila nucleofílico permite que a cisteína se conjugue com outros grupos, por exemplo, na prenilação . As ubiquitinas ligases transferem a ubiquitina para suas proteínas pendentes e caspases , que participam da proteólise no ciclo apoptótico. Os inteins geralmente funcionam com a ajuda de uma cisteína catalítica. Essas funções são tipicamente limitadas ao meio intracelular, onde o ambiente está se reduzindo e a cisteína não é oxidada a cistina.
Formulários
A cisteína, principalmente o l - enantiômero , é um precursor nas indústrias alimentícia, farmacêutica e de cuidados pessoais. Uma das maiores aplicações é a produção de sabores. Por exemplo, a reação de cisteína com açúcares em uma reação de Maillard produz sabores de carne. l- Cisteína também é usada como um auxiliar de processamento para panificação.
No campo dos cuidados pessoais, a cisteína é usada para aplicações de ondas permanentes , principalmente na Ásia. Mais uma vez, a cisteína é usado para quebrar as pontes dissulfeto no cabelo da queratina .
A cisteína é um alvo muito popular para experimentos de rotulagem dirigida ao local para investigar a estrutura e dinâmica biomolecular. As maleimidas se ligam seletivamente à cisteína usando uma adição covalente de Michael . A rotulagem de rotação direcionada ao local para EPR ou NMR de relaxamento paramagnético também usa cisteína extensivamente.
Reduzindo os efeitos tóxicos do álcool
A cisteína foi proposta como um preventivo ou antídoto para alguns dos efeitos negativos do álcool, incluindo danos ao fígado e ressaca . Ele neutraliza os efeitos tóxicos do acetaldeído . A cisteína dá suporte à próxima etapa do metabolismo, que transforma o acetaldeído em ácido acético .
Em um estudo com ratos , os animais de teste receberam uma dose LD 90 de acetaldeído. Aqueles que receberam cisteína tiveram uma taxa de sobrevivência de 80%; quando a cisteína e a tiamina foram administradas, todos os animais sobreviveram. O grupo controle teve uma taxa de sobrevivência de 10%.
Em 2020, foi publicado um artigo que sugere que a L-cisteína também pode funcionar em humanos.
N- Acetilcisteína
N -acetil- L -cisteína é um derivado de cisteína, em que um grupo acetilo está ligado ao átomo de azoto. Este composto é vendido como suplemento dietético e usado como antídoto em casos deoverdosede paracetamol .
Ovelha
A cisteína é necessária às ovelhas para produzir lã. É um aminoácido essencial que deve ser ingerido na alimentação. Como consequência, durante as condições de seca, as ovelhas produzem menos lã; entretanto, ovelhas transgênicas que podem produzir sua própria cisteína foram desenvolvidas.
Restrições alimentares
As fontes de origem animal de l- cisteína como aditivo alimentar são um ponto de discórdia para pessoas que seguem restrições dietéticas como kosher, halal, vegan ou vegetariano. Para evitar este problema, a l- cisteína também pode ser obtida a partir de processos microbianos ou outros processos sintéticos.
Veja também
Referências
Leitura adicional
- Nagano N, Ota M, Nishikawa K (setembro de 1999). "Forte natureza hidrofóbica de resíduos de cisteína em proteínas" . FEBS Lett . 458 (1): 69–71. doi : 10.1016 / S0014-5793 (99) 01122-9 . PMID 10518936 . S2CID 34980474 .
links externos
- Espectro Cisteína MS
- International Kidney Stone Institute, arquivado em 13/05/2019 na Wayback Machine
- http://www.chemie.fu-berlin.de/chemistry/bio/aminoacid/cystein en.html Arquivado em 10/11/2016 na Wayback Machine
- 952-10-3056-9 Interação do álcool e do fumo na patogênese dos cânceres do trato digestivo superior - possível quimioprevenção com cisteína
- Pedras renais de cistina
- Visão Kosher de L-Cisteína