Glutatión

Fórmula liniangular del glutatión.
Modelo 3D del glutatión.

El glutatión (GSH)[1] es un tripéptido no proteínico constituido por 3 aminoácidos: cisteína, glutamato y glicina. Contiene un enlace peptídico inusual entre el grupo amino de la cisteína y el grupo carboxilo de la cadena lateral del glutamato.
El glutatión es el principal antioxidante de las células, es ubicuo y ayuda a protegerlas de las especies reactivas del oxígeno como los radicales libres y los peróxidos.[2]
El glutatión es nucleofílico en azufre y ataca los aceptores conjugados electrofílicos venenosos. Los grupos tiol se mantienen en un estado reducido a una concentración de aproximadamente ~ 5 mM en células animales. En efecto, el glutatión reduce cualquier enlace disulfuro formado dentro de proteínas citoplasmáticas de cisteínas, al actuar como un donante de electrones. En el proceso, el glutatión se convierte en su forma oxidada disulfuro de glutatión (GSSG).
En las células, el glutatión se encuentra principalmente en su estado reducido (GSH) y, en mucha menor proporción, en su estado oxidado (GSSG). Ello es así ya que la enzima que "reduce" el tripéptido a partir de su forma oxidada, la glutatión reductasa, es constitutivamente activa e inducible en situaciones de estrés oxidativo. De hecho, la proporción GSH/GSSG dentro de las células se utiliza a menudo como "indicador" del estado oxidativo de la célula y de la toxicidad celular.[3]

H2O2 + 2GSH------- GSSG + 2 H2O.

Biosíntesis

El glutatión no es un nutriente esencial, ya que puede ser sintetizado a partir de los aminoácidos L-cisteína, ácido L-glutámico y glicina. El sulfhidrilo (tiol), grupo (SH) de la cisteína, sirve como donador de electrones y es responsable de la actividad biológica del glutatión. La prestación de este aminoácido es el factor limitante en la síntesis de glutatión en las células porque la cisteína es rara en los productos alimenticios. Por otra parte, si se libera, como el aminoácido libre, la cisteína es tóxica y de manera espontánea cataboliza en el tracto gastrointestinal y el plasma de la sangre.[4]

El glutatión se sintetiza en dos pasos dependientes del trifosfato de adenosina:

  • En primer lugar, la gamma-glutamilcisteína se sintetiza a partir del L-glutamato y la cisteína a través de la enzima gamma-glutamilcisteína sintetasa (también conocida como Ligasa glutamato-cisteína (GCL) ligasa). Esta reacción es el paso limitante en la síntesis de glutatión.
  • En segundo lugar, la glicina se añade a la C-terminal de la gamma-glutamilcisteína a través de la enzima glutatión sintetasa.

En animales e insectos la glutamato cisteína ligasa (GCL) es una enzima heterodimérica compuesta por un catalizador (GCLC) y subunidad moduladora (GCLM). El GCLC constituye toda la actividad enzimática, mientras que la GCLM aumenta la eficiencia catalítica del GCLC. Los ratones que carecen de GCLC (es decir, todas las síntesis de nuevo GSH) mueren antes de nacer.[8]

Aunque todas las células del cuerpo humano son capaces de sintetizar el glutatión, la síntesis de glutatión del hígado se ha demostrado que es esencial. Después del nacimiento, los ratones con pérdida genética inducida de GCLC (es decir, la síntesis de GSH) sólo en el hígado mueren al cabo de 1 mes del nacimiento.[9]

La glutamato cisteína ligasa de las plantas (GCL) es una enzima redox homodimérica sensible, conservada en el reino vegetal.[10] En un ambiente oxidante se forman puentes disulfuro intermoleculares y la enzima cambia al estado dimérico activo. El potencial crítico medio de la parella de cisteína es - 318 mV.

Además del control redox está la enzima GCL inhibida por GSH.[13]

La ruta de biosíntesis del glutatión se encuentra en algunas bacterias, como las cianobacterias y proteobacterias, pero está ausente en muchas otras bacterias. La mayoría de los eucariotas sintetizan glutatión, incluidos los humanos, pero algunos no, como las leguminosas, Entamoeba y Giardia.[15]

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