谷胱甘肽

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谷胱甘肽
IUPAC名
γ-Glutamylcysteinylglycine
别名 γ-L-Glutamyl-L-cysteinylglycine
(2S)-2-Amino-4-({(1R)-1-[(carboxymethyl)carbamoyl]-2-sulfanylethyl}carbamoyl)butanoic acid
缩写 GSH
识别
CAS号 70-18-8
PubChem 124886
ChemSpider 111188
SMILES
 
  • NC(CCC(=O)NC(CS)C(=O)NCC(O)=O)C(O)=O
ChEBI 16856
DrugBank DB00143
KEGG C00051
MeSH Glutathione
性质
化学式 C10H17N3O6S
摩尔质量 307.325 g·mol⁻¹
熔点 195[1]
溶解性 易溶[1]
溶解性甲醇, 乙醚 不溶[1]
药理学
ATC代码 V03AB32V03
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

穀胱甘肽(英語:Glutathione,簡稱:GSH),又称麸胱甘肽麩氨基硫[1]屬於三肽,由穀氨酸半胱氨酸甘氨酸所構成,其中第一个肽键与普通的肽键不同,是由穀氨酸的γ-羧基与半胱氨酸的氨基组成的,在分子中半胱氨酸巯基是该化合物的主要功能基团。谷胱甘肽是植物动物真菌和一些细菌古菌中的一种抗氧化剂。谷胱甘肽能够防止活性氧自由基过氧化物脂质过氧化物和重金属等来源对重要细胞成分造成的损害。[2] 作为動物細胞中的抗氧化剂,存在於充滿水的細胞內部,可以保護DNA免於氧化。穀胱甘肽以兩種型態存在於人體,一是还原型態、另一是氧化型態。菠菜含有穀胱甘肽。

生物合成和储存[编辑]

谷胱甘肽生物合成涉及两个三磷酸腺苷依赖的步骤:

  • 首先,γ-谷氨酰半胱氨酸由 L-谷氨酸和 L-半胱氨酸合成。此转化需要酶谷氨酸-半胱氨酸连接酶 (GCL,谷氨酸半胱氨酸合酶)。此反应是谷胱甘肽合成中的限速步骤。[3]
  • 其次,将甘氨酸添加到γ-谷氨酰半胱氨酸的C末端。该缩合反应由谷胱甘肽合成酶催化。

虽然所有动物细胞都能够合成谷胱甘肽,但已证明肝脏中的谷胱甘肽合成至关重要。GCLC基因敲除小鼠由于缺乏肝脏GSH合成而在出生后一个月内死亡。[4][5] 谷胱甘肽中不寻常的γ酰胺键保护它免受肽酶的水解。[6]

储存[编辑]

谷胱甘肽是动物细胞中最丰富的非蛋白硫醇(含 R-SH 的化合物),含量范围为 0.5 至 10 mmol/L。它存在于细胞质细胞器中。在健康细胞和组织中,[6]总谷胱甘肽池的 90% 以上为还原形式(GSH),其余为二硫化物氧化形式(GSSG)。[7]80-85% 的细胞GSH存在于细胞质中,10-15% 存在于线粒体中。[8]

人体能够合成谷胱甘肽,但少数真核生物不会合成谷胱甘肽,包括豆科植物内阿米巴属贾第鞭毛虫属的部分成员。已知唯一能合成谷胱甘肽的古细菌盐杆菌纲。某些细菌,如“蓝藻”和假单胞菌,可以生物合成谷胱甘肽。[9][10]

口服谷胱甘肽的全身利用度生物利用度较差,因为三肽是消化道蛋白酶(肽酶)的底物,并且由于细胞膜水平上缺乏谷胱甘肽的特定载体。[11][12]服用半胱氨酸前体药物 N-乙酰半胱氨酸 (NAC) 有助于补充细胞内 GSH 水平。[13]专利化合物 RiboCeine 已被研究作为一种补充剂,可增强谷胱甘肽的产生,从而有助于缓解高血糖。[14][15]

生物学功能[编辑]

谷胱甘肽以还原(GSH)和氧化(GSSG)状态存在。[16]细胞内还原谷胱甘肽与氧化谷胱甘肽的比率是细胞氧化应激的量度,[17][8]其中 GSSG 与 GSH 比率增加表明氧化应激更大。

谷胱甘肽的氧化过程


在还原状态下,半胱氨酰残基的硫醇基团是一个还原当量的来源。由此生成谷胱甘肽二硫化物 (GSSG)的氧化状态通过NADPH[18]转化为还原状态(GSH)。该转化由谷胱甘肽还原酶催化

NADPH + GSSG + H2O → 2 GSH + NADP+ + OH
GSH和GSSG的转化过程

参考文献[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Haynes, William M. (编). CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th. CRC Press. 2016: 3.284. ISBN 9781498754293. 
  2. ^ Pompella A, Visvikis A, Paolicchi A, De Tata V, Casini AF. The changing faces of glutathione, a cellular protagonist. Biochemical Pharmacology. October 2003, 66 (8): 1499–1503. PMID 14555227. doi:10.1016/S0006-2952(03)00504-5. 
  3. ^ White CC, Viernes H, Krejsa CM, Botta D, Kavanagh TJ. Fluorescence-based microtiter plate assay for glutamate-cysteine ligase activity. Analytical Biochemistry. July 2003, 318 (2): 175–180. PMID 12814619. doi:10.1016/S0003-2697(03)00143-X. 
  4. ^ Chen Y, Yang Y, Miller ML, Shen D, Shertzer HG, Stringer KF, Wang B, Schneider SN, Nebert DW, Dalton TP. Hepatocyte-specific Gclc deletion leads to rapid onset of steatosis with mitochondrial injury and liver failure. Hepatology. May 2007, 45 (5): 1118–1128. PMID 17464988. S2CID 25000753. doi:10.1002/hep.21635可免费查阅. 
  5. ^ Sies H. Glutathione and its role in cellular functions. Free Radical Biology & Medicine. 1999, 27 (9–10): 916–921. PMID 10569624. doi:10.1016/S0891-5849(99)00177-X. 
  6. ^ 6.0 6.1 Guoyao Wu; Yun-Zhong Fang; Sheng Yang; Joanne R. Lupton; Nancy D. Turner. Glutathione Metabolism and its Implications for Health. Journal of Nutrition. 2004, 134 (3): 489–492. PMID 14988435. doi:10.1093/jn/134.3.489可免费查阅. 
  7. ^ Halprin KM, Ohkawara A. The measurement of glutathione in human epidermis using glutathione reductase. The Journal of Investigative Dermatology. 1967, 48 (2): 149–152. PMID 6020678. doi:10.1038/jid.1967.24可免费查阅. 
  8. ^ 8.0 8.1 Lu SC. Glutathione synthesis. Biochimica et Biophysica Acta. May 2013, 1830 (5): 3143–3153. PMC 3549305可免费查阅. PMID 22995213. doi:10.1016/j.bbagen.2012.09.008. 
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  11. ^ Witschi A, Reddy S, Stofer B, Lauterburg BH. The systemic availability of oral glutathione. European Journal of Clinical Pharmacology. 1992, 43 (6): 667–669. PMID 1362956. S2CID 27606314. doi:10.1007/bf02284971. 
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  13. ^ Atkuri, K. R.; Mantovani, J. J.; Herzenberg, L. A.; Herzenberg, L. A. N-acetylcysteine - a safe antidote for cysteine/glutathione deficiency. Current Opinion in Pharmacology. 2007, 7 (4): 355–359. PMC 4540061可免费查阅. PMID 17602868. doi:10.1016/j.coph.2007.04.005. 
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  15. ^ Ukwenya VO, Alese MO, Ogunlade B, Folorunso IM, Omotuyi OI. Anacardium occidentale leaves extract and riboceine mitigate hyperglycemia through anti-oxidative effects and modulation of some selected genes associated with diabetes. J Diabetes Metab Disord. 2022, 22 (1): 455–468. PMC 10225389可免费查阅. PMID 37255827. doi:10.1007/s40200-022-01165-2. 
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  17. ^ Pastore A, Piemonte F, Locatelli M, Lo Russo A, Gaeta LM, Tozzi G, Federici G. Determination of blood total, reduced, and oxidized glutathione in pediatric subjects. Clinical Chemistry. August 2001, 47 (8): 1467–1469. PMID 11468240. doi:10.1093/clinchem/47.8.1467可免费查阅. 
  18. ^ Couto N, Malys N, Gaskell SJ, Barber J. Partition and turnover of glutathione reductase from Saccharomyces cerevisiae: a proteomic approach (PDF). Journal of Proteome Research. June 2013, 12 (6): 2885–2894. PMID 23631642. doi:10.1021/pr4001948. 

参见[编辑]

相关链接[编辑]