히스티딘 (그의, H)은 단백질 합성에 이용되는 아미노산이다. 그것은 친수성 분자이므로 일반적으로 액체 매질에있을 때 단백질 구조의 외부를 향합니다.
그것은 생산하지 않기 때문에 성장하는 어린이에게 필수적인 아미노산으로 간주됩니다. 성인에서는 히스티딘이 소량 생산되지만 일일 요구량을 공급하기에는 부족하기 때문에 반 필수 아미노산으로 간주됩니다.
아미노산 히스티딘의 화학 구조 (출처 : Borb, via Wikimedia Commons)
동물과 사람의 경우 히스티딘은 필수 또는 최소한 반 필수 아미노산이지만 식물, 곰팡이 및 미생물은 필요한 히스티딘을 효율적으로 생산하고 단백질 외에도 히스티딘의식이 공급원의 일부입니다. 동물.
히스티딘은 인간에게 매우 중요한 생리적 기능을 수행합니다. 예를 들어, 많은 효소의 활성 센터의 일부가되고, 성장에 참여하고, 신경 섬유에서 미엘린이 형성됩니다.
히스티딘 생합성은 주로 간에서 일어나는 복잡한 과정이며 9-11 개의 효소 단계가 필요합니다. 그 분해는 간과 피부에서 일어나며 글루타메이트의 형성을 거쳐 다른 경로를 따릅니다.
많은 식품에는 육류 및 유제품과 같은 동물성 단백질과 식물성 단백질과 같은 히스티딘이 풍부합니다. 이것들은 우리 몸이 제대로 기능하는 데 필요한 일일 히스티딘 요구량의 상당 부분을 제공합니다.
유전성 대사 또는 수송 문제로 인한 히스티딘 결핍 또는 과잉 또는 섭취 실패는 어린이와 성인 모두의 중요한 건강 문제와 관련이 있습니다. 히스티딘을 충분히 섭취하면 대부분의 경우 건강하고 건강한 삶을 유지할 수 있습니다.
형질
히스티딘의 두드러진 특징은 많은 알레르기 및 염증 반응에 적극적으로 관여하는 물질 인 히스타민으로 전환 될 수 있다는 것입니다.
충분히 냉장하지 않고 환경에 노출 된 어류의 경우 박테리아가 히스티딘을 히스타민으로 전환 할 수 있기 때문에 섭취시 식중독을 유발합니다.
이 아미노산의 또 다른 특징은 기존 22 개 아미노산 중 생리적 pH 범위 (약 7.4)에서 이온화되어 많은 효소의 촉매 부위에 적극적으로 참여할 수 있다는 점입니다.
헤모글로빈 분자에서 근위 히스티딘은 헴 그룹의 리간드 중 하나입니다. 즉,이 아미노산은 헤모글로빈의 산소 수송 기능에 참여하며이 단백질의 합성과 "근육 헤모글로빈"으로도 알려진 미오글로빈의 합성에 필수적입니다.
구조
히스티딘은 동물에 의해 합성 될 수 없기 때문에 필수 아미노산으로 분류 되는 염기성 극성 친수성 아미노산 입니다. 그러나 앞서 언급했듯이 박테리아, 곰팡이 및 식물에 의해 합성됩니다.
성장하는 어린이에게는 히스티딘이 절대적으로 필요합니다. 성인은 합성 할 수 있지만 이것이 일일 히스티딘 필요량을 충족하는지 확실하지 않으므로 식단과 함께 섭취해야합니다.
모든 아미노산과 마찬가지로 히스티딘은 아미노기, 카르복실기, 수소 원자 및 측쇄가 부착 된 α- 탄소를 가지고 있습니다.
이 아미노산의 측쇄는 이미 다졸 고리에 의해 형성되며, 생리 학적 pH에서 양성자 화하여 양전하를 획득하며 ImH +로 줄여서 "이미 다 졸륨"이라고합니다.
라이신 및 아르기닌과 함께 히스티딘은 염기성 아미노산 그룹을 형성합니다. 세 가지 중 히스티딘은 염기성이 가장 낮으며 이미 다졸 고리는 6에 가까운 pH에서 탈 양성자 화 될 수 있습니다.
생리 학적 pH에서 히스티딘은 양성자를 교환 할 수 있기 때문에 양성자의 전달을 포함하는 효소 촉매 작용에 참여하는 경향이 있습니다. 또한 극성 아미노산이기 때문에 일반적으로 단백질의 외부 표면에서 발견되며 수성 매체에서 수화 될 수 있습니다.
풍모
효소 활성 부위의 일부
히스티딘은 많은 단백질, 특히 활성 중심이 구조에이 아미노산을 가지고있는 효소의 합성에 필요합니다. 포유류에서 알 도라 제의 활성 중심의 일부이며 양성자 기증자 역할을합니다.
Zn과 히스티딘으로 구성된 활성 부위를 가진 췌장 효소 인 카르복시 펩티다아제 A의 활성 중심에서 발견됩니다. 해당 효소 인 포스 포 글리 세르 산 뮤 타제에는 포스 포 릴기의 수용자 또는 공여자 역할을하는 두 개의 히스티딘 잔기가 활성 중심에 있습니다.
또한 글리 세르 알데히드 3- 포스페이트 탈수소 효소, 젖산 탈수소 효소, 파파인, 키모 트립신, RNase A 및 히스티딘 암모니아 분해 효소 (히스 티다 아제)와 같은 효소의 활성 부위에서도 발견됩니다. 또한 효소 글루타민 합성 효소의 알로 스테 릭 억제제입니다.
기타 기능
이 아미노산은 히스티딘 데카 복실 라제에 의한 탈 카복실 화가 단핵 식세포 시스템의 세포 과립과 장에 존재하는 염증 및 알레르기 반응과 관련된 강력한 혈관 확장제 인 히스타민을 생성하기 때문에 신체에 매우 중요합니다.
히스티딘은 신경 조절 기능을 가진 중추 신경계의 뉴런에 의해 생성됩니다.
신경 섬유의 수초를 형성하는 데 필요하므로 전기 자극을 전달하는 데 중요한 역할을합니다.
성장 호르몬 및 기타 아미노산과 함께 히스티딘은 주로 심혈 관계에서 조직 복구 메커니즘에 기여합니다.
몇 가지 추가 기능은 다음과 같습니다.
-킬 레이터로 작용하여 일부 중금속의 해독에 기여합니다.
-방사선 손상으로부터 보호합니다.
-적혈구 및 백혈구 형성에 참여합니다.
-헤모글로빈 형성에 필요합니다.
-염증 및 이동성 부족과 같은 류마티스 관절염의 일부 부정적인 영향을 방지합니다.
-모발 재생, 성장 및 성기능에 중요한 아미노산입니다.
카르노 신, 안 세린 및 호모 카르노 신은 히스티딘에서 형성된 디 펩티드입니다. 처음 두 개는 근육에서 발견되며 완충제 및 미오신 ATPase의 활성화 제로 중요한 기능을합니다.
호모 카르노 신은 골격근의 카르노 신보다 100 배 더 많은 양으로 뇌에서 생성됩니다.
생합성
히스티딘은 리보스 5- 포스페이트에서 탄소 골격을 얻습니다. E. Coli 박테리아에서이 아미노산은 11 가지 효소 단계를 통해이 화합물에서 생성됩니다.
- 합성의 첫 번째 단계는 포스 포리보실을 ATP에서 리보스 5- 포스페이트의 탄소 1로 전달하여 5- 포스 포리보실 -1- 피로 포스페이트 (PRPP)를 생성하는 것입니다. 효소 포스 포리보실-피로 포스페이트 합성 효소 (PRPP 합성 효소)는이 반응을 촉매합니다.
- 그런 다음 탄소 1에서 ATP의 N-1 로의 피로 포스페이트 그룹의 이동이 일어나고 N1- (5'- 포스 포리보실) -ATP가 생성됩니다. 이 반응을 촉매하는 효소는 ATP phosphoribosyltransferase입니다.
- Phosphoribosyl-ATP-pyrophosphate hydroxylase의 작용을 통해 ATP의 α, β-pyrophosphate 결합이 가수 분해되고 N1- (5'-phosphoribosyl) -AMP가 형성됩니다.
- 효소 포스 포리보실 -AMP 사이클로 하이드 록 실라 아제는 N-1과 C-6 사이에 퓨린 고리를 열고 리보 뉴클레오타이드 N1- (5'- 포스 포리보실 포미 미노) -5- 아미노 이미 다졸 -4- 카 복사 미드 -1- 리보 뉴클레오타이드가 형성된다.
- 그런 다음 PRPP에서 나온 리보 푸라 노스 고리가 열리고 케토 오스로 이성화되어 이성화 효소의 효과에 의해 N1- (5'- 포스 포리보실 포미 미노) -5- 아미노 이미 다졸 -4- 카 복스 아미드 -1- 리보 뉴클레오티드를 형성합니다.
- 아미노 전이 효소는 글루타민에서 글루타민으로 전환 된 아미 도기를 전달하여 포미 미노 결합을 끊어 5- 아미노 이미 다졸-카르 복사 미드 -1- 리보 뉴클레오티드를 방출하고 이미 다졸 글리세롤 포스페이트를 생성합니다.
- 이미 다졸-글리세롤 포스페이트 탈수 효소에 의해 이미 다졸-글리세롤 포스페이트로부터 물 분자가 제거되고 이미 다졸-아세 톨 포스페이트가 형성된다.
- 이미 다졸 아세 톨 포스페이트에는 아미노기가 히스 티 디놀 포스페이트 트랜스 아미나 제를 통해 전달되고 히스 티 디놀 포스페이트가 형성됩니다.
- 히스 티 디놀 포스페이트의 인산 에스테르 기는 가수 분해되어 히스 티 디놀을 형성한다. Histidinol phosphate phosphatase는이 반응을 촉매합니다.
- 나중에, 히스 티 디놀은 히스 티 디놀 탈수소 효소에 의해 산화되어 히스티딘으로 형성됩니다.
- Histidinol dehydrogenase 자체는 histidinal을 산화시켜 히스티딘으로 전환합니다.
히스티딘 생합성 경로의 첫 번째 효소는 경로 생성물에 의해 억제됩니다. 즉, 히스티딘은 경로의 주요 조절 메커니즘을 나타내는 ATP 포스 포리보실 트랜스퍼 라제의 알로 스테 릭 억제에 참여합니다.
하락
히스티딘, 프롤린, 글루타메이트, 아르기닌 및 글루타민은 분해되면 결국 α- 케 토글 루타 레이트를 형성하는 아미노산입니다. 그중 4 개는 먼저 글루타메이트로 전환되며, 트랜스 아미 노화에 의해 α- 케 토글 루타 레이트가 생성됩니다.
히스티딘은 히스티딘을 통해 α- 아미노기를 잃어 우 로카 네이트가됩니다. 그런 다음 urocanase는 urocanate의 위치 1과 4를 수화시켜 4- 이미 다 졸론 -5- 프로 피오 네이트를 형성합니다. 그 후, 4- 이미 다 졸론 -5- 프로 피오 네이트의 이미 노 그룹의 가수 분해가 일어나 N- 포르 미노 글루타메이트를 형성한다.
후자의 반응은 포르 밀을 N- 포르 미노 글루타메이트에서 테트라 하이드로 폴 레이트로 전달하는 것을 포함하며, 이는 효소 글루타메이트 포르 미민 전달 효소와 함께 작동합니다. 이 반응의 최종 생성물은 글루타메이트와 N5- 포르 미미 노 테트라 하이드로 폴 레이트입니다.
α- 케 토글 루타 레이트는 글루타메이트의 트랜스 아미 노화에 의해 형성됩니다. A-Ketoglutarate는 Krebs주기의 중간체이며 포도당 형성을위한 포도당 생성 경로에 들어갈 수도 있습니다.
글루타메이트의 아미노기는 소변에서 제거되는 요소 생산주기에 들어갑니다. 이러한 모든 반응은 간에서 발생하고 일부는 피부에서 발생합니다.
히스티딘이 풍부한 식품
히스티딘의 일일 필요량은 하루에 체중 kg 당 약 10-11mg입니다. 성장하는 어린이에게 히스티딘은 식단을 통해 공급되어야하는 필수 아미노산입니다.
다른 동물에서는 히스티딘도 필수 아미노산이며 마구간에서 자란 히스티딘은 정상적인 헤모글로빈 수치를 유지하기 위해 히스티딘을 받아야합니다.
히스티딘이 풍부한 식품은 다음과 같습니다.
-쇠고기, 양고기, 돼지 고기, 닭고기, 칠면조. 참치 (통조림), 연어, 송어, 도미, 농어와 같은 어류와 일부 갑각류에서도 발견됩니다.
-특히 파마산, 그뤼 에르, 스위스 치즈, 고다와 같은 숙성 된 치즈의 우유 및 그 유도체. 크림, 유청, 요구르트 및 사워 크림.
-대두 및 호두, 씨앗 등의 말린 과일. 해바라기, 호박, 수박, 참깨, 아몬드, 피스타치오, 땅콩 버터 및 치아 씨앗.
-계란과 콩 또는 흰 콩.
-퀴 노아, 밀, 현미 등 통 곡물
섭취의 이점
히스티딘이 치료의 보조제로 유용 할 수있는 많은 병리학 적 상태가 있습니다.
이러한 병리 중에서 류마티스 관절염, 동맥 고혈압 (히스티딘의 저혈압 효과가 설명 되었기 때문에), 감염, 냉증 및 성적 발기 부전, 중금속 중독, 독성 활막염, 신경염, 임신 구토, 심혈관 질환 그리고 청력, 궤양 및 빈혈.
피부에서 소모 된 히스티딘의 분해는 자외선을 흡수하여 피부를 보호 할 수있는 우로 칸산을 생성합니다.
건강한 개인의 과도한 히스티딘 소비는 급속히 분해되기 때문에 큰 변화를 일으키지 않습니다. 그러나 심각한 간 및 / 또는 신장 문제가있는 환자에게는 히스티딘식이 보충제의 사용을 제한해야합니다.
결핍 장애
히스티딘 결핍은 히스타민 및 백혈구 생성 감소, 자유 라디칼 축적, 태아 기형 또는 왜소증으로 인한 면역 반응의 변화와 관련이 있습니다.
히스티딘 결핍과 관련된 뼈 문제, 청각 장애 및 빈혈도보고되었습니다.
Hartnup 질병은 소장과 신장의 점막을 통한 히스티딘과 트립토판의 수송에 영향을 미치는 유전성 질환으로 두 아미노산의 결핍을 유발합니다.
가장 관련성이 높은 임상 증상은 태양에 노출 된 후 피부에 비늘 모양과 붉은 병변이 나타나는 것, 다양한 정도의 운동 장애 및 일부 정신 질환 증상입니다.
히스티딘 혈증은 히스 티다 아제 효소 결핍을 특징으로하는 상 염색체 열성 질환으로, 혈액과 소변에서 히스티딘 수치를 증가시킵니다.
결과적으로이 환자들은 간과 피부에서 히스티딘을 우로 칸산으로 분해 할 수 없습니다. 이 질병은 중등도의 정신 지체, 청각 장애가없는 언어 및 청각 기억의 결함을 동반합니다.
치료로서의 히스티딘 섭취 제한은 임상 적 개선을 일으키는 데 효과적이지 않았으며이 질병에 걸린 어린이에게 성장 장애를 일으킬 위험이 있습니다.
참고 문헌
- Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). 생화학 (3 판). 캘리포니아 주 샌프란시스코 : 피어슨.
- Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper 's Illustrated Biochemistry (28th ed.). McGraw-Hill Medical.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger 생화학 원리. 오메가 에디션 (5 판). doi.org
- Pencharz, P., Farri, L., & Papageorgiou, A. (1983). 모유와 저 단백 분유가 미숙아의 전체 신체 단백질 전환율과 소변에서 3- 메틸 히스티딘 배설 속도에 미치는 영향. 임상 과학, 64, 611–616.
- 송, BC, 주, N., 알디 니, G., & 염 K. (2014). 히스티딘-디 펩티드와 대사 증후군의 생물학적 기능. 영양 연구 및 실습, 8 (1), 3–10.