글루타티온 : 특성, 구조, 기능, 생합성 - 생물학 - 2026

글루타티온 ( GSH는 ) 비 단백질, 효소 등의 기계, 고분자 생합성, 중간 대사, 독성, 산소, 세포 내 운반, 많은 생명 현상에 관여 (아미노 산 잔기 만 세)와 트리 펩티드 소분자

동물, 식물 및 일부 박테리아에 존재하는이 작은 펩타이드는 황을 함유하고 다음과 관련된 독성이 결여 된 주요 저 분자량 화합물 중 하나이기 때문에 산화를 감소시키는 "완충제"로 간주됩니다. 시스테인 잔류 물.

글루타티온 분자 구조 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 Claudio Pistilli)

인간의 일부 질병은 글루타티온 대사의 특정 효소 결핍과 관련이 있으며 이는 신체 항상성을 유지하는 여러 기능 때문입니다.

인간이 겪는 영양 실조, 산화 스트레스 및 기타 병리학은 글루타티온의 급격한 감소로 입증 될 수 있으며, 이것이 때때로 신체 시스템의 건강 상태를 나타내는 좋은 지표 인 이유입니다.

식물의 경우, 마찬가지로 글루타티온은 여러 생합성 경로에서 기능을 수행하고 강력한 항산화 제 역할을하는 세포 해독 및 내부 항상성에 필수적이기 때문에 성장과 발달에 필수적인 요소입니다.

형질

글루타티온의 세포 내 위치와 관련하여 수행 된 첫 번째 연구는 미토콘드리아에 존재한다는 것을 보여주었습니다. 나중에 핵 매트릭스에 해당하는 영역과 퍼 옥시 좀에서도 관찰되었습니다.

현재는 그 농도가 가장 많은 구획이 세포질에있는 것으로 알려져 있는데, 그 이유는 그것이 활발하게 생산되어 미토콘드리아와 같은 다른 세포 구획으로 수송되기 때문입니다.

포유류 세포에서 글루타티온 농도는 밀리몰 범위에있는 반면, 혈장에서는 감소 된 형태 (GSH)가 마이크로 몰 농도에서 발견됩니다.

이 세포 내 농도는 세포 구조, 기능 및 신진 대사에 필수적인 요소 인 포도당, 칼륨 및 콜레스테롤의 농도와 매우 유사합니다.

일부 유기체는 글루타티온 유사체 또는 변이 분자를 가지고 있습니다. 포유류에 영향을 미치는 원생 동물 기생충은 "트리 파노 티온"으로 알려진 형태를 가지고 있으며 일부 박테리아에서는이 화합물이 티오 설페이트 및 글루 타밀 시스테인과 같은 다른 황 분자로 대체됩니다.

특정 식물 종은 글루타티온 외에도 C- 말단에 글리신 이외의 잔기 (호모 글루타티온)를 갖고 문제의 트리 펩타이드와 유사한 기능을 갖는 것을 특징으로하는 상동 분자를 갖는다.

다른 유기체에서 글루타티온과 유사한 다른 화합물이 존재 함에도 불구하고 이것은 세포 내에서 가장 높은 농도로 발견되는 "티올"중 하나입니다.

글루타티온의 환원 형 (GSH)과 산화 형 (GSSG) 사이에 일반적으로 존재하는 높은 비율은이 분자의 또 다른 특징입니다.

구조

이름에서 알 수 있듯이 글루타티온 또는 L-γ- 글루 타밀 -L- 시스테인-글리신은 L- 글루타메이트, L- 시스테인 및 글리신의 세 가지 아미노산 잔기로 구성됩니다. 시스테인과 글리신 잔기는 공통 펩타이드 결합을 통해, 즉 한 아미노산의 α- 카르복실기와 다른 아미노산의 α- 아미노기 사이에 연결됩니다.

그러나 글루타메이트와 시스테인 사이에 발생하는 결합은 글루타메이트의 R 그룹의 γ- 카르 복실 부분과 시스테인의 α- 아미노 그룹 사이에 발생하기 때문에 전형적인 단백질이 아니므로이 결합은 이를 γ 결합이라고합니다.

이 작은 분자는 몰 질량이 300g / mol을 약간 넘고 γ 결합의 존재는 많은 아미노 펩 티다 제 효소의 작용에 대한이 펩티드의 면역에 결정적인 것으로 보입니다.

풍모

언급했듯이 글루타티온은 동물, 식물 및 특정 원핵 생물에서 수많은 세포 과정에 참여하는 단백질입니다. 이러한 의미에서 일반적인 참여 :

-단백질 합성 및 분해 과정

-DNA 리보 뉴클레오타이드 전구체의 형성

-일부 효소의 활성 조절

-활성 산소 종 (ROS) 및 기타 자유 라디칼 존재 하에서 세포 보호

-신호 변환

-유전 발현 및

-세포 사멸 또는 프로그램 된 세포 사멸

코엔자임

또한 글루타티온은 많은 효소 반응에서 조효소로 기능하며 그 중요성의 일부는 세포 내에서 γ- 글루 타밀 아미노산 형태의 아미노산을 수송하는 능력과 관련이 있습니다.

세포를 떠날 수있는 글루타티온 (감소 된 형태로 수행)은 원형질막과 주변 세포 환경에서 산화-환원 반응에 참여하여 세포를 손상으로부터 보호합니다. 다른 종류의 산화제.

시스테인 저장

이 트리 펩타이드는 또한 시스테인 저장 원으로 기능하며 세포 내부에있는 단백질의 설 프히 드릴 기의 감소 된 상태 및 상기 보조 인자를 포함하는 단백질의 헴 기의 철 상태를 유지하는 데 기여합니다.

단백질 폴딩

단백질 폴딩에 참여하면 일반적으로 산소, 과산화수소, 퍼 옥시 니트 라이트 및 과산화수소와 같은 산화제에 노출되어 단백질 구조에서 부적절하게 형성된 이황화 가교에 대한 환원제로 중요한 기능을하는 것으로 보입니다. 일부 과산화물.

적혈구 기능

적혈구에서 오탄당 인산 경로에 의해 생성 된 NADPH를 사용하는 효소 글루타티온 환원 효소에 의해 생성 된 환원 된 글루타티온 (GSH)은 다른 효소 인 글루타티온에 의해 촉매되는 반응을 통해 과산화수소 제거에 기여합니다. 과산화 효소는 물과 산화 된 글루타티온 (GSSG)을 생성합니다.

과산화수소가 분해되어 적혈구에 축적되는 것을 방지하면 세포막에서 발생할 수 있고 용혈로 끝날 수있는 산화 손상을 방지하기 때문에 이러한 세포의 수명이 연장됩니다.

이종 생물 대사

글루타티온은 또한 세포 내에서 대사 될 수있는 글루타티온 접합체를 생성하는 글루타티온 S- 트랜스퍼 라제 효소의 작용 덕분에 이종 생물 대사에서 중요한 역할을합니다.

"이종 생물"이라는 용어는 유기체가 노출되는 약물, 환경 오염 물질 및 화학적 발암 물질을 가리키는 데 사용된다는 것을 기억하는 것이 현명합니다.

세포의 산화 상태

글루타티온은 환원 된 형태와 산화 된 형태의 두 가지 형태로 존재하기 때문에 두 분자 사이의 관계가 세포의 산화 환원 상태를 결정합니다. GSH / GSSG 비율이 100보다 크면 세포가 건강한 것으로 간주되지만 1 또는 10에 가까우면 세포가 산화 스트레스 상태에 있다는 지표가 될 수 있습니다.

생합성

글루타티온 트리 펩티드는 식물과 동물 모두에서 (1) γ- 글루 타밀 시스테인 합성 효소 및 (2) 글루타티온 합성 효소 (GSH 합성 효소)의 작용에 의해 세포 내부에서 합성되는 반면 분해 또는 " 분해 "는 효소 γ- 글루 타밀 트랜스 펩티다아제의 작용에 따라 다릅니다.

식물 유기체에서 각 효소는 단일 유전자에 의해 암호화되며 단백질 또는 암호화 유전자의 결함은 배아에서 치명적일 수 있습니다.

인간의 경우 다른 포유류에서와 같이 글루타티온 합성 및 수출의 주요 부위는 간, 특히 혈액 및 기타 물질을 장기로 운반하는 정맥관을 둘러싸고있는 간 세포 (간세포)입니다. 질문.

글루타티온의 새로운 합성, 재생 또는 재활용은 ATP에서 발생하는 에너지를 필요로합니다.

감소 된 글루타티온 (GSH)

환원 된 글루타티온은 이미 언급했듯이 아미노산 글리신, 글루타메이트 및 시스테인에서 유래하며, 그 합성은 글루타메이트의 γ- 카르복실기 (R 기)의 활성화 (ATP 사용)로 시작하여 중간체 아실 포스페이트를 형성합니다. 시스테인의 α- 아미노 그룹에 의해 공격을받습니다.

이 처음 두 아미노산 축합 반응은 γ- 글루 타밀 시스테인 합성 효소에 의해 촉매되며 일반적으로 아미노산 글루타메이트와 시스테인의 세포 내 가용성에 영향을받습니다.

이렇게 형성된 dipeptide는 GSH synthetase의 작용으로 글리신 분자와 연속적으로 축합됩니다. 이 반응 중에 시스테인의 α- 카르복실기의 ATP에 의한 활성화도 일어나 아실 포스페이트를 형성하고 따라서 글리신 잔기와의 반응을 선호합니다.

산화 글루타티온 (GSSG)

환원 된 글루타티온이 산화-환원 반응에 참여할 때, 산화 된 형태는 실제로 이황화 다리를 통해 함께 연결된 두 개의 글루타티온 분자로 구성됩니다. 이 때문에 산화 된 형태는 이니셜 "GSSG"로 축약됩니다.

산화 된 글루타티온 종의 형성은 글루타티온 퍼 옥시다아제 또는 GSH 퍼 옥시다아제로 알려진 효소에 의존하며, 이는 셀레 노 시스테인 (황 원자 대신 셀레늄 원자를 갖는 시스테인 잔류 물)을 포함하는 퍼 옥시다아제입니다. 유효한.

산화 된 형태와 환원 된 형태 사이의 상호 전환은 과산화수소의 수반되는 형성과 함께 산소 존재 하에서 GSSG의 환원을 촉진하기 위해 NAPDH를 사용하는 GSSG 환원 효소 또는 글루타티온 환원 효소의 참여로 인해 발생합니다.

섭취의 이점

글루타티온은 예를 들어 산화 스트레스로 고통받는 환자의 전신 농도를 높이기 위해 경구, 국소, 정맥, 비강 또는 분무로 투여 할 수 있습니다.

암

글루타티온의 경구 투여에 대한 연구에 따르면 글루타티온을 복용하면 구강암의 위험을 줄일 수 있으며 산화 화학 요법 제와 함께 투여하면 암 환자에서 치료의 부정적인 영향을 줄일 수 있습니다.

HIV

일반적으로 후천성 면역 결핍 바이러스 (HIV)에 감염된 환자는 적혈구와 T 세포 및 단핵구 모두에서 세포 내 글루타티온 결핍이 있으며, 이는 올바른 기능을 결정합니다.

Morris et al.의 연구에서 HIV 양성 환자의 대 식세포에 글루타티온을 공급하면 특히 M. tuberculosis와 같은 기회 병원균에 의한 감염에 대한 이러한 세포의 기능이 상당히 개선 된 것으로 나타났습니다.

근육 활동

다른 연구는 신체 저항 훈련 중 GSH의 경구 투여 후 허혈 / 재관류 손상에 대한 반응으로 인한 근육 수축 활성, 항산화 방어 및 산화 손상의 개선과 관련이 있습니다.

간 병리

차례로, 그것의 섭취 또는 정맥 투여는 일부 유형의 암의 진행을 예방하고 특정 간 병리의 결과로 발생하는 세포 손상을 줄이는 기능을 가지고 있다고 간주되었습니다.

항산화 제

보고 된 모든 연구가 인간 환자를 대상으로 수행 된 것은 아니지만 일반적으로 동물 모델 (일반적으로 쥐과 동물)을 대상으로 한 테스트이지만 일부 임상 시험에서 얻은 결과는 외인성 글루타티온이 항산화 제로서의 효과를 입증합니다.

이러한 이유로 백내장 및 녹내장 치료, "노화 방지"제품, 간염, 수많은 심장 질환, 기억 상실 치료 및 면역 체계 강화에 사용됩니다. 중금속 및 약물 중독 후 정화.

"흡수"

외인성 투여 된 글루타티온은 구성 아미노산으로 가수 분해되지 않는 한 세포에 들어갈 수 없습니다. 따라서,이 화합물의 투여 (경구 또는 정맥 내)의 직접적인 효과는 GSH의 합성에 필요한 아미노산의 기여로 인해 세포 내 농도가 증가하는 것이며, 이는 세포질로 효과적으로 운반 될 수 있습니다.

부작용

글루타티온 섭취는 "안전"하거나 무해한 것으로 간주되지만 부작용에 대한 충분한 연구가 수행되지 않았습니다.

그러나 몇몇 연구에 따르면 다른 약물과의 상호 작용으로 인한 부정적인 영향을 미칠 수 있으며 다양한 생리적 맥락에서 건강에 해로울 수 있습니다.

장기간 복용하면 과도한 아연 수치 감소에 작용하는 것으로 보이며, 또한 흡입하면 천식 환자에게 심한 천식 발작을 일으킬 수 있습니다.

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