Glutationa - Glutathione

Glutationa
Glutationa-esquelética.svg
Glutationa-from-xtal-3D-balls.png
Nomes
Nome IUPAC preferido
Ácido ( 2S ) -2-amino-5 - ({( 2R ) -1 - [(carboximetil) amino] -1-oxo-3-sulfanilpropan-2-il} amino) -5-oxopentanóico
Outros nomes
γ- L -Glutamyl- L -cysteinylglycine
(2 S ) -2-amino-4 - ({(1 R ) -1 - [(carboximetil) carbamoil] -2-sulfanylethyl} carbamoil) butanóico
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
Abreviações GSH
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard 100.000.660 Edite isso no Wikidata
KEGG
Malha Glutationa
UNII
  • InChI = 1S / C10H17N3O6S / c11-5 (10 (18) 19) 1-2-7 (14) 13-6 (4-20) 9 (17) 12-3-8 (15) 16 / h5-6, 20H, 1-4,11H2, (H, 12,17) (H, 13,14) (H, 15,16) (H, 18,19) / t5-, 6- / m0 / s1 VerificaY
    Chave: RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N VerificaY
  • C (CC (= O) N [C @@ H] (CS) C (= O) NCC (= O) O) [C @@ H] (C (= O) O) N
Propriedades
C 10 H 17 N 3 O 6 S
Massa molar 307,32  g · mol −1
Ponto de fusão 195 ° C (383 ° F; 468 K)
Muito solúvel
Solubilidade em metanol , éter dietílico Insolúvel
Farmacologia
V03AB32 ( OMS )
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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Referências da Infobox

A glutationa ( GSH ) é um antioxidante em plantas , animais , fungos e algumas bactérias e arquéias . A glutationa é capaz de prevenir danos a componentes celulares importantes causados ​​por espécies reativas de oxigênio , como radicais livres , peróxidos , peróxidos lipídicos e metais pesados . É um tripeptídeo com uma ligação de peptídeo gama entre o grupo carboxila da cadeia lateral do glutamato e a cisteína . O grupo carboxila do resíduo de cisteína é ligado por ligação normal de peptídeo à glicina .

Biossíntese e ocorrência

A biossíntese de glutationa envolve duas etapas dependentes de adenosina trifosfato :

  • Primeiro, a gama- glutamilcisteína é sintetizada a partir de L- glutamato e cisteína. Essa conversão requer a enzima glutamato-cisteína ligase (GCL, glutamato cisteína sintase). Esta reação é a etapa limitante da taxa na síntese de glutationa.
  • Em segundo lugar, a glicina é adicionada ao terminal C da gama- glutamilcisteína. Essa condensação é catalisada pela glutationa sintetase .

Embora todas as células animais sejam capazes de sintetizar glutationa, a síntese de glutationa no fígado tem se mostrado essencial. Os camundongos knockout para GCLC morrem um mês após o nascimento devido à ausência de síntese hepática de GSH.

A ligação incomum da gama amida na glutationa a protege da hidrólise por peptidases.

Ocorrência

A glutationa é o tiol mais abundante nas células animais, variando de 0,5 a 10 mM. Está presente no citosol e nas organelas.

Os seres humanos sintetizam glutationa, mas alguns eucariotos não, incluindo Fabaceae , Entamoeba e Giardia . As únicas arquéias conhecidas que produzem glutationa são as halobactérias . Algumas bactérias, como cianobactérias e proteobactérias , podem biossintetizar a glutationa.

Função bioquímica

A glutationa existe nos estados reduzido (GSH) e oxidado ( GSSG ). A proporção de glutationa reduzida para glutationa oxidada dentro das células é uma medida do estresse oxidativo celular, onde o aumento da proporção de GSSG para GSH é indicativo de maior estresse oxidativo. Em células e tecidos saudáveis, mais de 90% do pool total de glutationa está na forma reduzida (GSH), com o restante na forma dissulfeto (GSSG).

No estado reduzido, o grupo tiol do resíduo cisteinil é uma fonte de um equivalente redutor . Desse modo, é gerado dissulfeto de glutationa (GSSG). O estado oxidado é convertido ao estado reduzido pelo NADPH . Esta conversão é catalisada pela glutationa redutase :

NADPH + GSSG + H 2 O → 2 GSH + NADP + + OH -

Funções

Antioxidante

O GSH protege as células neutralizando (ou seja, reduzindo) as espécies reativas de oxigênio . Esta conversão é ilustrada pela redução de peróxidos:

2 GSH + R 2 O 2 → GSSG + 2 ROH (R = H, alquil)

e com radicais livres:

GSH + R . → 0,5 GSSG + RH

Regulamento

Além de desativar radicais e oxidantes reativos, a glutationa participa da proteção tiol e da regulação redox das proteínas tiol celulares sob estresse oxidativo pela proteína S-glutationilação, uma modificação do tiol pós-tradução regulada por redox. A reação geral envolve a formação de um dissulfeto assimétrico a partir da proteína protegível (RSH) e GSH:

RSH + GSH + [O] → GSSR + H 2 S

A glutationa também é empregada na desintoxicação de metilglioxal e formaldeído , metabólitos tóxicos produzidos sob estresse oxidativo. Esta reação de desintoxicação é realizada pelo sistema glioxalase . A glioxalase I (EC 4.4.1.5) catalisa a conversão de metilglioxal e glutationa reduzida em S - D -lactoil-glutationa. Glyoxalase II (EC 3.1.2.6) catalisa a hidrólise de S - D -lactoil-glutationa em glutationa e D- ácido láctico .

Ele mantém os antioxidantes exógenos, como as vitaminas C e E, em seus estados reduzidos (ativos).

Metabolismo

Entre os diversos processos metabólicos dos quais participa, a glutationa é necessária para a biossíntese de leucotrienos e prostaglandinas . Ele desempenha um papel no armazenamento da cisteína. A glutationa aumenta a função da citrulina como parte do ciclo do óxido nítrico . É um cofator e atua na glutationa peroxidase .

Conjugação

A glutationa facilita o metabolismo dos xenobióticos . As enzimas glutationa S-transferase catalisam sua conjugação com xenobióticos lipofílicos , facilitando sua excreção ou metabolismo posterior. O processo de conjugação é ilustrado pelo metabolismo de N -acetil- p imina-benzoquinona (NAPQI). O NAPQI é um metabólito reativo formado pela ação do citocromo P450 sobre o paracetamol (acetaminofeno). A glutationa se conjuga com o NAPQI e o conjunto resultante é excretado.

Neurotransmissores potenciais

A glutationa, junto com a glutationa oxidada (GSSG) e a S-nitrosoglutationa (GSNO), se ligam ao local de reconhecimento do glutamato dos receptores NMDA e AMPA (por meio de suas porções γ-glutamil). GSH e GSSG podem ser neuromoduladores . Em concentrações milimolares , GSH e GSSG também podem modular o estado redox do complexo receptor NMDA. A glutationa se liga e ativa os receptores ionotrópicos , tornando-a potencialmente um neurotransmissor .

GSH ativa o receptor purinérgico P2X7 da glia Müller , induzindo sinais transitórios de cálcio agudos e liberação de GABA de neurônios retinais e células gliais.

Nas plantas

Nas plantas, a glutationa está envolvida no controle do estresse. É um componente do ciclo glutationa-ascorbato , um sistema que reduz o peróxido de hidrogênio venenoso . É o precursor das fitoquelatinas , oligômeros de glutationa que quelam metais pesados ​​como o cádmio . A glutationa é necessária para uma defesa eficiente contra patógenos de plantas, como Pseudomonas syringae e Phytophthora brassicae . A adenilil-sulfato redutase , uma enzima da via de assimilação do enxofre , usa a glutationa como doador de elétrons. Outras enzimas que usam a glutationa como substrato são as glutaredoxinas . Essas pequenas oxidorredutases estão envolvidas no desenvolvimento da flor, ácido salicílico e sinalização de defesa da planta.

Biodisponibilidade e suplementação

A biodisponibilidade sistêmica da glutationa consumida por via oral é pobre porque o tripeptídeo é o substrato das proteases (peptidases) do canal alimentar e devido à ausência de um carreador específico da glutationa no nível da membrana celular. Em outro estudo, os pesquisadores relataram que a suplementação de glutationa a longo prazo oferece proteção contra danos oxidativos. Neste estudo, a suplementação oral de 500 mg de GSH não apenas aumentou o GSH eritrocítico, mas também diminuiu o 8-OHdG significativamente em três meses em idosos (idade acima de 55 anos) indivíduos diabéticos

Como a suplementação direta de glutationa não é bem-sucedida, o fornecimento de matérias-primas nutricionais usadas para gerar GSH, como cisteína e glicina , pode ser mais eficaz no aumento dos níveis de glutationa. Outros antioxidantes, como o ácido ascórbico (vitamina C), também podem funcionar sinergicamente com a glutationa, evitando o esgotamento de qualquer um deles. O ciclo glutationa-ascorbato , que atua desintoxicando o peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ), é um exemplo muito específico desse fenômeno.

A suplementação oral com gama-glutamilcisteína demonstrou aumentar efetivamente os níveis de glutationa celular.

Compostos como N-acetilcisteína (NAC) e ácido alfa lipóico (ALA, não deve ser confundido com o ácido alfa-linolênico não relacionado ) são ambos capazes de ajudar a regenerar os níveis de glutationa. O NAC, em particular, é comumente usado para tratar a sobredosagem de paracetamol , um tipo de envenenamento potencialmente fatal que é prejudicial em parte devido à depleção severa dos níveis de glutationa. É um precursor da cisteína.

O calcitriol (1,25-diidroxivitamina D 3 ), o metabólito ativo da vitamina D 3 , após ser sintetizado a partir do calcifediol nos rins, aumenta os níveis de glutationa no cérebro e parece ser um catalisador para a produção de glutationa. São necessários cerca de dez dias para que o corpo processe a vitamina D 3 em calcitriol.

S- adenosilmetionina (SAMe), um co-substrato envolvido na transferência do grupo metil, também mostrou aumentar o conteúdo de glutationa celular em pessoas que sofrem de deficiência de glutationa relacionada à doença.

Glutationa baixa é comumente observada no desperdício e balanço negativo de nitrogênio, como visto no câncer, HIV / AIDS, sepse , trauma, queimaduras e overtraining atlético. Níveis baixos também são observados em períodos de fome. Supõe-se que esses efeitos sejam influenciados pela maior atividade glicolítica associada à caquexia , que resulta de níveis reduzidos de fosforilação oxidativa.

Determinação de glutationa

Reagente de Ellman e monobromobimane

A glutationa reduzida pode ser visualizada usando reagente de Ellman ou derivados de bimane , como monobromobimane . O método monobromobimane é mais sensível. Neste procedimento, as células são lisadas e os tióis extraídos usando um tampão de HCl . Os tióis são então reduzidos com ditiotreitol e marcados com monobromobimane. O monobromobimane torna-se fluorescente após se ligar ao GSH. Os tióis são então separados por HPLC e a fluorescência quantificada com um detector de fluorescência.

Monoclorobimane

Usando monoclorobimane, a quantificação é feita por microscopia confocal de varredura a laser após a aplicação do corante em células vivas. Este processo de quantificação baseia-se na medição das taxas de alterações de fluorescência e é limitado às células vegetais.

O CMFDA também foi erroneamente usado como uma sonda de glutationa. Ao contrário do monoclorobimane, cuja fluorescência aumenta ao reagir com a glutationa, o aumento da fluorescência do CMFDA é devido à hidrólise dos grupos acetato no interior das células. Embora o CMFDA possa reagir com a glutationa nas células, o aumento da fluorescência não reflete a reação. Portanto, estudos usando CMFDA como uma sonda de glutationa devem ser revisitados e reinterpretados.

ThiolQuant Green

A principal limitação dessas sondas baseadas em bimane e de muitas outras sondas relatadas é que essas sondas são baseadas em reações químicas irreversíveis com a glutationa, o que as torna incapazes de monitorar a dinâmica da glutationa em tempo real. Recentemente, foi relatada a primeira reação reversível baseada em sonda fluorescente - ThiolQuant Green (TQG) - para glutationa. O ThiolQuant Green pode não apenas realizar medições de alta resolução dos níveis de glutationa em células individuais usando um microscópio confocal, mas também pode ser aplicado em citometria de fluxo para realizar medições em massa.

RealThiol

A sonda RealThiol (RT) é uma sonda GSH baseada em reação reversível de segunda geração. Alguns recursos principais do RealThiol: 1) ele tem uma cinética de reação para frente e para trás muito mais rápida em comparação com o ThiolQuant Green, que permite o monitoramento em tempo real da dinâmica do GSH em células vivas; 2) apenas RealThiol micromolar a submicromolar é necessário para a coloração em experimentos baseados em células, o que induz perturbação mínima ao nível de GSH nas células; 3) um fluoróforo cumarínico de alto rendimento quântico foi implementado para que o ruído de fundo possa ser minimizado; e 4) a constante de equilíbrio da reação entre RealThiol e GSH foi ajustada para responder à concentração fisiologicamente relevante de GSH. RealThiol pode ser usado para realizar medições dos níveis de glutationa em células individuais usando um microscópio confocal de alta resolução, bem como ser aplicado em citometria de fluxo para realizar medições em massa de maneira de alto rendimento.

A sonda RT direcionada por organela também foi desenvolvida. Uma versão direcionada às mitocôndrias, MitoRT, foi relatada e demonstrada no monitoramento da dinâmica da glutationa mitocondrial tanto no microscópio confocoal quanto na análise baseada em FACS.

Sondas de glutationa baseadas em proteínas

Outra abordagem, que permite a medição do potencial redox da glutationa em uma alta resolução espacial e temporal em células vivas, é baseada na imagem redox usando a proteína fluorescente verde sensível a redox (roGFP) ou a proteína fluorescente amarela sensível a redox (rxYFP). Devido à sua concentração fisiológica muito baixa, GSSG é difícil de medir com precisão. A concentração de GSSG varia de 10 a 50 μM em todos os tecidos sólidos e de 2 a 5 μM no sangue (13–33 nmol por grama de Hb). A proporção GSH-para-GSSG de extratos de células inteiras é estimada em 100 a 700. Essas proporções representam uma mistura dos pools de glutationa de diferentes estados redox de diferentes compartimentos subcelulares (por exemplo, mais oxidado no ER, mais reduzido na matriz mitocondrial), Contudo. As razões GSH-para-GSSG in vivo podem ser medidas com precisão subcelular usando sensores redox à base de proteína fluorescente, que revelaram razões de 50.000 a 500.000 no citosol, o que implica que a concentração de GSSG é mantida na faixa de pM.

Glutationa e doenças humanas

Revisões abrangentes sobre a importância da glutationa nas doenças humanas têm aparecido regularmente em revistas médicas revisadas por pares. Foram demonstradas ligações de causa e efeito entre o metabolismo de GSH e doenças, como diabetes, fibrose cística, câncer, doenças neurodegenerativas, HIV e envelhecimento. Uma variedade de explicações sobre por que a depleção de GSH está ligada ao estresse oxidativo nesses estados de doença foi proposta.

Câncer

Uma vez que o tumor tenha sido estabelecido, níveis elevados de glutationa podem agir para proteger as células cancerosas, conferindo resistência a drogas quimioterápicas. O antineoplásico mostarda canfosfamida foi modelado com base na estrutura da glutationa.

Fibrose cística

Vários estudos foram concluídos sobre a eficácia da introdução de glutationa inalada para pessoas com fibrose cística com resultados mistos.

doença de Alzheimer

Embora placas extracelulares de beta amiloide (Aβ), emaranhados neurofibrilares (NFT), inflamação na forma de astrócitos reativos e microglia e perda neuronal sejam características patológicas consistentes da doença de Alzheimer (DA), uma ligação mecanicista entre esses fatores não é clara. Embora a maioria das pesquisas anteriores tenha se concentrado em Aβ fibrilar, as espécies Aβ oligoméricas solúveis são agora consideradas de grande importância patológica na DA. A regulação positiva de GSH pode ser protetora contra os efeitos oxidativos e neurotóxicos do Aβ oligomérico.

A depleção da forma fechada de GSH no hipocampo pode ser um potencial biomarcador de diagnóstico precoce para AD.

Usos

Vinificação

O teor de glutationa no mosto , a primeira forma crua do vinho, determina o efeito de escurecimento , ou caramelização, durante a produção do vinho branco , prendendo as quinonas do ácido cafeoiltartárico geradas pela oxidação enzimática como produto da reação da uva . Sua concentração no vinho pode ser determinada por espectrometria de massa UPLC-MRM.

Cosméticos

A glutationa é o agente oral mais comum na tentativa de clarear a pele. Também pode ser usado como creme. Não está claro se realmente funciona ou não em 2019. Devido aos efeitos colaterais que podem resultar do uso intravenoso, o governo das Filipinas não recomenda esse uso.

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos