Značilnosti cisteina, struktura, funkcije, biosinteza

The Cistein (Cys, c) je ena od 22 aminokislin v naravi kot del polipeptidnih verig, ki sestavljajo beljakovine živih bitij. Ključnega pomena je za stabilnost terciarnih struktur beljakovin, saj pomaga pri tvorbi intramolekularnih disulfidnih mostov.

Prav tako velja za druge aminokisline, kot so alanin, arginin, asparagin, glutamat in glutamin, glicin, prolin, serin in tirozin.

Struktura cisteinskih aminokislin (vir: hattrich [javna domena] prek Wikimedia Commons)

Kljub temu in glede na to, da stopnje sinteze ne zagotavljajo vedno potreb po telesu, nekateri avtorji cistein opisujejo kot "pogojno" v bistvu "aminokisline.

To aminokislino je poimenovala "Cystina", sestavni del vezikularnih izračunov, odkritih leta 1810, katerih ime je leta 1832 skoval. Baudrimont in f. Malaguti. Nekaj ​​let pozneje, leta 1884, in. Baumann je odkril, da je cistein produkt zmanjšanja cistina.

Po delu, ki ga je leta 1899 opravil Bauman, je bilo ugotovljeno, da je cistein glavna sestavina beljakovin, ki tvori rogove različnih živali, kar je predlagalo njegovo možno uporabo za sintezo polipeptida.

Trenutno je znano, da telesni cistein izvira iz hrane, recikliranja beljakovin in endogene sinteze, ki se pojavlja predvsem v hepatocitih.

[TOC]

Značilnosti

Cistein ima molekulsko maso 121.16 g/mol in ga najdemo skupaj z levcinom, izolevcinom, valinom, fenilalaninom, triptofanom, metioninom in tirozinom med najbolj hidrofobnimi aminokislinami.

Spada v skupino polarnih aminokislin brez obremenitve in tako kot druge aminokisline lahko razgradimo z alkalno hidrolizo pri visokih temperaturah.

Tako kot triptofan, serin, glicin in treonin je tudi cistein presnovni predhodnik za glukoneogenezo in ketogenezo (tvorba ketonskih teles).

Ta aminokislina obstaja kot del peptidnega zaporedja beljakovin, lahko pa je tudi v krvni plazmi kot homogeni disulfidi (cistin, derivat) ali mešani, sestavljeni iz oblike homocistein-cistein.

Glavna razlika med prostim cisteinom in tistim, ki ga najdemo v beljakovinski strukturi, je, da je prva v zelo zarjavelem redoksnem stanju, zadnja.

Struktura

Kot pri preostalih opisanih aminokislinah ima tudi cistein osrednji ogljikov atom, ki je kiralno in je znan kot ogljik α.

Temu atomu ogljika so združene štiri različne kemične vrste:

-   Amino skupina (-NH3+)

-   Karboksilna skupina (-co-)

-   atom vodika in

-   Substituent (-r).

Substituentna skupina je tista, ki daje identiteto vsaki aminokislini, za cistein pa je značilno, da vsebuje atom žvepla kot del skupine Tiol tudi Sulfhydrillo (-Ch2-sh).

Ta skupina omogoča sodelovanje pri oblikovanju intraintermolekularnih disulfidnih mostov. Ker gre za nukleofil, lahko sodelujete tudi pri nadomestnih reakcijah.

Pravzaprav lahko to stransko verigo cisteina spremenimo za tvorbo dveh spojin, znanih kot "selenocistein" in "lantionin". Prva je aminokislina, ki sodeluje tudi pri tvorbi beljakovin, druga.

Vam lahko služi: histoni: značilnosti, struktura, vrste in funkcije

Za skupino cisteina tiol je značilna tudi njegova velika afiniteta do srebrnih in živosrebrnih ionov (AG+ in HG2+).

Funkcije

Glavne funkcije cisteina v živih organizmih so povezane z njihovo sodelovanje pri tvorbi beljakovin. Konkretno, cistein sodeluje pri vzpostavljanju disulfidnih mostov, ki so bistveni za oblikovanje strukture terciarnih beljakovin.

Poleg tega ta aminokislina ni uporabna samo za sintezo beljakovin, ampak sodeluje tudi pri sintezi glutationa (GSH) in zagotavlja zmanjšano žveplo za metionin, lipoično kislino, tiamin, koencim A (COA), molibdopin (kofaktor) in drugo) spojine z biološkim pomenom.

V pogojih prekomerne količine sulfuriziranih aminokislin se lahko za proizvodnjo anorganskega piruvata in žvepla uporabijo cistein in druge povezane aminokisline. Pyruvate uspe preusmeriti proti glukoneogeni poti, ki služi za proizvodnjo glukoze.

Keratini, ki so ena najpogostejših vrst strukturnih beljakovin v živalskem kraljestvu, so bogati z ostanki cisteina. Na primer, ovčja volna vsebuje več kot 4% žvepla iz te aminokisline.

Cistein sodeluje tudi v številnih reakcijah redukcije oksida, zato je del aktivnega mesta nekaterih encimov.

Ko reagira z glukozo, ta aminokislina ustvari reakcijske produkte, ki v nekatere kulinarične pripravke vnesejo privlačne okuse in arom.

Biosinteza

Biosinteza aminokislin v človeškem telesu in pri drugih živalih (sesalcih in nesalci) poteka v tkivni obliki in celičnem razredu; To je postopek, ki zasluži energijo in je običajno ločen med različnimi organi.

Jetra so eden glavnih organov, ki sodelujejo pri sintezi večine nepomembnih aminokislin, ne glede na upoštevane vrste.

V tem ni samo cistein sintetiziran, ampak tudi aspartat, asparagin, glutamat in glutamin, glicin, serin, tirozin in drugi iz njegovih specifičnih predhodnikov aminokislin.

Leta 1935 je blagovna znamka Erwin ugotovila, da je cistein pri sesalcih naravno sintetiziran iz metionina, ki poteka izključno v jetrnem tkivu.

Ta postopek se lahko pojavi zaradi "transmerila" metionina, kjer se metilne skupine prenašajo na hrib in kreatin. Vendar pa se lahko cistein oblikuje tudi iz metionina po zaslugi transulfuracije.

Pozneje je bilo dokazano, da so poleg metionina tudi nekatere sintetične spojine, kot so N-acetil cistein, cisteamin in cistamin, koristni predhodniki za sintezo cisteina.

V primeru N-acetil cisteina to vzamejo celice, kjer ga v citosol pretvori v citein v citosolu.

Mehanizem sinteze

Mehanizem sinteze cisteina iz najbolj znane metode je mehanizem. To se dogaja predvsem v jetrih, vendar je bilo določeno tudi v črevesju in trebušni slinavki.

To se pojavlja iz homocisteina, spojine, ki izhaja iz aminokisline; In prva reakcija te biosintetske poti je kondenzacija, ki jo katalizira encim cistation β-sensetaze (CBS) (CBS).

Vam lahko služi: Uracil: struktura, funkcije, lastnosti, sinteza

Ta encim predstavlja prehod "zavezanosti" poti in kondenzira homocistein z ostankom serina, drugo beljakovinsko aminokislino, ki proizvaja cistationin. Nato je ta spojina encim "razrezana" ali "razdeljena", kar vodi v sproščanje cisteina.

Uravnavanje encimske aktivnosti CBS je posredovana z razpoložljivostjo metode in redoks stanja celice, kjer se ta proces pojavi.

Skozi pot sinteze cisteina lahko celice obravnavajo odvečno metodo, saj je njihova pretvorba v cistein nepovraten proces.

Sinteza cisteina v rastlinah in mikroorganizmi

V teh organizmih je cistein sintetiziran predvsem iz anorganskega žvepla, ki je najpogostejši vir uporabnega žvepla v aerobni biosferi.

To jemljemo, vstopi v celice in se nato zmanjša na sulfid (S2-), ki se v cistein vključi na podoben način, kot se zgodi z amonijem v sintezi glutamata ali glutamina.

Presnova in degradacija

Katabolizem cistein se pojavlja predvsem v jetrnih celicah (hepatociti), čeprav se lahko pojavi tudi pri drugih vrstah celic, kot so nevroni, endotelne celice in gladke mišične celice telesne vaskulature.

Nekatere pomanjkljivosti v katabolizmu cisteina povzročijo dedno bolezen, znano kot "cistinurija", za katero je značilna prisotnost cistinskih izračunov v ledvicah, mehurdu in sečnici.

Cistin je aminokislina, pridobljena iz cisteina, izračuni pa tvorita zveza dveh molekul skozi njihove žveplove atome.

Del presnove cisteina povzroči nastajanje znanstvene kisline, iz katerega nastane bikoba. Reakcijo katalizira encim cisteina dioksigenasa.

Poleg tega lahko cistein oksidira formaldehid, da nastane cistein N-formil, katerega nadaljnja obdelava lahko privede do tvorbe "trgovske trgovine" (produkt kondenzacije cisteinov z aromatičnimi spojinami).

Pri živalih se uporablja tudi cistein, pa tudi glutamat in glutamin za sintezo koencima A, glutationa (GSH), piruvata, sulfata in sulfiderične kisline.

Ena od metod za pretvorbo iz cisteina v piruvat se pojavi v dveh korakih: prva pomeni odstranitev atoma žvepla in drugo A Transaminacijsko reakcijo.

Ledvice so odgovorne za izločanje sulfatov in sulfitov, ki izhajajo iz presnove žveplovih spojin, kot je cistein, medtem ko pljuča izdihajo žveplov dioksid in sulfidna kislina.

Glutation

Glutation, molekula, ki jo tvorijo trije aminokislinski odpadki (glicin, glutamat in cistein), je molekula, ki je prisotna v rastlinah, živalih in bakterijah.

Ima posebne lastnosti, zaradi katerih je odličen redoks "pufer", saj ščiti celice pred različnimi vrstami oksidativnega stresa.

Živila, bogata s cisteinom

Cistein seveda najdemo v živilih, ki vsebuje žveplo kot rumenjake (rumeno) jajc, rdeče paprike, česna, čebule, brokolija, cvetače, koliflower, kolilije in bruseljskih listov, vodnih in gorčičnih listov.

Prisoten je tudi v celoti v beljakovinah, ki so v beljakovinah, kot so meso, stročnice in mlečni izdelki, med katerimi so:

Vam lahko služi: ovalbumin: struktura, funkcije, denaturacija

-  Kravje meso, svinjina, piščanec in ribe

-  Oves in leča

-  Sončnična semena

-  Jogurt in sir

Prednosti vnosa cisteina

Šteje se, da njegov vnos preprečuje izpadanje las in spodbuja njegovo rast. V prehrambeni industriji se zelo uporablja kot panično masažno sredstvo in tudi za "razmnoževanje" okusov, podobnih mesu.

Drugi avtorji so poudarili, da se vnos prehranskih dopolnil ali hrane, bogata s hrano, zmanjšuje.

Nekateri prehranski dodatki, povezani s cisteinom, uporabljajo človeka kot antioksidante, kar velja za koristno z vidika "zamude".

N-acetil cistein (predhodnik sinteze cisteina) je na primer jet kot prehranski dodatek, saj to povzroči povečanje biosinteze glutationa (GSH).

Sorodne bolezni

Obstajajo nekatere znanstvene publikacije, ki povezujejo visoko raven plazemskega cisteina z debelostjo in drugimi povezanimi patologiji, kot so srčno -žilne bolezni in drugi presnovni sindromi.

Cistinurija, kot že omenjeno, je patologija, ki je povezana s prisotnostjo cistinskih kamnov, zip derivata, zaradi genetske napake pri reabsorpciji dibaznih aminokislin, kot je cistin.

Motnje pomanjkanja

Pomanjkanje cisteina je povezano z oksidativnim stresom, saj je to eden glavnih predhodnikov za sintezo glutationa. Zato lahko pomanjkljivosti v tej aminokislini privedejo do prezgodnjega staranja in vseh stanovanj, ki jih to pomeni.

Eksperimentalno je bilo dokazano, da dopolnjevanje cisteina izboljšuje funkcije skeletne mišice, zmanjšuje razmerje med telesno maso maščobe in ne -debelo, zmanjša plazemsko raven vnetnih citokinov, izboljša funkcije imunskega sistema itd.

Sredi -1990 -ih so nekatere študije pokazale, da bi lahko sindrom pridobljene imunske pomanjkljivosti (AIDS) posledica pomanjkanja cisteina, ki ga povzroča virus.

Te izjave je podprlo dejstvo, da so pregledani hi-pozitivni bolniki z nizko raven plazemskega cistina in cisteina, poleg zmanjšanih medceličnih koncentracij glutationa.

Reference

1. Dröge, w. (1993). Primanjkljaj cisteina in glutationa pri bolnikih z aidsom: utemeljitev zdravljenja z N-aceicil-cisteinom. Farmakologija, 46, 61-65.
2. Dröge, w. (2005). Oksidativni stres in staranje: staranje sindroma pomanjkanja cisteina? Filozofske transakcije Royal Society B: Biološke vede, 360(1464), 2355-2372.
3. Elshorbagy, a. K., Smith, a. D., Kozich, v., & Refsum, h. (2011). Cistein in debelost. Debelost, dvajset(3), 1-9.
4. Kridich, n. (2013). Biosinteza cisteina. Ekozal plus, 1-30.
5. McPherson, r. Do., & Hardy, g. (2011). Klinične in prehranske koristi beljakovinskih dodatkov, obogatenih s cisteinom. Trenutno mnenje o klinični prehrani in presnovni negi, 14, 562-568.
6. Mokhtari, v., Afsharian, str., Shahhoseini, m., Kalantar, s. M., & Moini, a. (2017). Pregled različnih uporabe N-acetil cisteina. Cell Journal, 19(1), 11-17.
7. Pista, str. (2013). Cisteinski mojster antioksidanta. International Journal of Pharmaceutical, Chemical and Biological Sciences, 3(1), 143-149.
8. Quig, d. (1998). Presnova cisteina in toksičnost kovin. Pregled alternativne medicine, 3(4), 262-270.
9. Wu, g. (2013). Amininokisline. Biokemija in prehrana. Boca Raton, FL: Taylor & Francis Group.