Глутатион (2-амино-5-{[2-[(карбоксиметил)амино]-1-(меркаптометил)-2-оксоэтил]амино}-5-оксопентаноевая кислота, англ. glutathione, GSH ) — это три пептид γ-глутамилцистеинилглицин. Глутатион содержит необычную пептидную связь между аминогруппой цистеина и карбоксильной группой боковой цепи глутамата . Значение глутатиона в клетке определяется его антиоксидантными свойствами. Фактически глутатион не только защищает клетку от токсичных свободных радикалов , но и в целом определяет окислительно-восстановительные характеристики внутриклеточной среды .

В клетке тиоловые группы находятся в восстановленном состоянии (SH). Концентрация глутатиона в клетке составляет около 5 мМ . Фактически такая высокая концентрация глутатиона в клетке приводит к тому, что он восстанавливает любую дисульфидную связь (S-S), образующуюся между остатками цистеина внутриклеточных 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 . Соотношение восстановленной и окисленной форм глутатиона в клетке является одним из важнейших параметров, который показывает уровень окислительного стресса.

Биосинтез

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

Синтез происходит в две АТФ -зависимые стадии:

• на первой стадии синтезируется γ-глутамилцистеин из глутаминовой кислоты и цистеина ферментом γ-глутамилцистеинсинтетазой (или глутаматцистеинлигазой). Данная реакция является лимитирующей в синтезе глутатиона;
• на второй стадии фермент присоединяет остаток глицина к С-концевой группе γ-глутамилцистеина.

Глутаматцистеинлигаза

Фермент (GCL) это гетеродимер, состоящий из каталитической (GCLC) и регуляторной субъединиц (GCLM). Каталитическая субъединица обеспечивают каталитическую активность фермента, а регуляторная — повышает каталитическую эффективность. Мыши, не имеющие гена каталитической субъединицы, умирают до рождения . Мыши, не имеющие гена регуляторной субъединицы, фенотипически мало отличаются от нормальных, хотя характеризуются пониженным уровнем глутатиона (GSH) и более чувствительны к воздействиям, вызывающим окислительный стресс .

Все клетки организма человека способны синтезировать глутатион, тем не менее глутатионсинтетаза в печени крайне важна. После рождения мыши, у которых ген каталитической субъединицы не экспрессируется только в печени, живут не более одного месяца. Смерть вызвана повреждением митохондрий и печёночной недостаточностью .

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 , , и Giardia . Из архей глутатитон могут синтезировать только галобактерии .

Функция

Глутатион участвует в синтезе лейкотриенов и является кофактором фермента глутатионпероксидазы . Он также выступает в качестве гидрофильной молекулы, которая присоединяется ферментами печени к гидрофобным токсичным веществам в процессе их биотрансформации с целью выведения из организма в составе желчи . Как часть глиоксалазной ферментативной системы глутатион участвует в реакции детоксификации метилглиоксаля , токсичного побочного продукта метаболизма. ( КФ от 16 мая 2011 на Wayback Machine ) превращает метилглиоксаль и восстановленный глутатион в лактоилглутатион. ( КФ от 16 мая 2011 на Wayback Machine ) гидролизует лактоилглутатион с образованием глутатиона и лактата (молочной кислоты).

Глутатион является субстратом реакций конъюгации и восстановления, катализируемых в цитозоле , и в митохондриях .

Глутатион плохо всасывается в желудочно-кишечном тракте , поэтому для восстановления нормального уровня глутатиона при патологических состояниях назначают N-ацетилцистеин .

Примечания