Глутатион (2-амино-5-{[2-[(карбоксиметил)амино]- 1-(меркаптометил)-2-оксоэтил]амино}-5-оксопентаноевая кислота, англ. glutathione, GSH) — это трипептид γ-глутамилцистеинилглицин. Глутатион содержит необычную пептидную связь между амино-группой цистеина и карбокси-группой боковой цепи глутамата. Значение глутатиона в клетке определяется его антиоксидантными свойствами. Фактически глутатион не только защищает клетку от таких токсичных агентов, как свободные радикалы, но и в целом определяет редокс-статус внутриклеточной среды.^[1]

В клетке тиоловые группы находятся в восстановленном состоянии (SH) в концентрации около 5 мМ. Фактически, такая высокая концентрация глутатиона в клетке приводит к тому, что он восстанавливает любую дисульфидную связь (S-S), образующуюся между цистеинами цитозольных белков. При этом восстановленная форма глутатиона GSH превращается в окисленную GSSG. Восстанавливается окисленный глутатион под действием фермента глутатионредуктазы, который постоянно находится в клетке в активном состоянии и индуцируется при окислительном стрессе. Отношение восстановленный/окисленный глутатион внутри клетки является одним из важнейших параметров, который показывает уровень внутриклеточной токсичности (уровень окислительного стресса).

Биосинтез

Глутатион не является незаменимым веществом и может быть синтезирован из аминокислот L-цистеина, L-глутаминовой кислоты и глицина.

Биосинтез происходит в две стадии

Синтез происходит в две АТР-зависимые стадии:

• На первой стадии синтезируется гамма-глутамилцистеин из L-глутамата и цистеина ферментом гамма-глутамилцистеин синтетазой (или глутаматцистеин лигазой). Данная реакция является лимитирующей в синтезе глутатиона.
• На второй стадии фермент глутатион синтетаза присоединяет остаток глицина к С-концевой группе гамма-глутамилцистеина.

Глутаматцистеин лигаза

Фермент Глутаматцистеин лигаза (GCL) это гетеродимер, состоящий из каталитической (GCLC) и регуляторной субъединицы(GCLM). Каталитическая субъединица обеспечивают каталитическую активность фермента, а регуляторная — повышает каталитическую эффективность. Мыши, не имеющие гена каталитической субъединицы, умирают до рождения.^[2] Мыши, не имеющие гена регуляторной субъединицы, не имеют фенотипических проявлений, хотя показывают пониженный уровень глутатиона (GSH) и имеют повышенную чувствительность к токсическим поражениям.^[3][4][5]

Все клетки организма человека способны синтезировать глутатион, тем не менее фермент глутатион-синтаза в печени крайне необходима. После рождения, мыши, у которых ген каталитической субъединицы не экспрессируется только в печени, живут не более одного месяца. Смерть вызвана повреждением митохондрий и недостаточностью печени.^[6]

Путь биосинтеза глутатиона показан для некоторых прокариот, цианобактерий и протеобактерий, но отсутствует у многих бактерий. Многие эукариоты синтезируют глутатион, например, человек, но некоторые не синтезируют, например, Leguminosae, Entamoeba, и Giardia. Из архей глутатитон могут синтезировать только галобактерии.^[7][8]

Функция

Глутатион участвует в синтезе 4.4.1.5) превращает метилглиоксаль и восстановленный глутатион в лактоилглутатион. 3.1.2.6) гидролизует лактоилглутатион на глутатион и лактат (молочную кислоту).

Глутатион является субстратом реакций конъюгирования и восстановления, катализируемых глутатион-S-трансферазой в цитозоле, микросомах и в митохондриях.

Глутатион плохо всасывается желудочно-кишечным трактом^[9][10], поэтому для восстановления нормального уровня глутатиона в случае патологии назначают N-ацетилцистеин.^[11][12]

Примечания