Полная версия

Главная arrow Медицина arrow Антиоксиданты растений

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

АНТИОКСИДАНТЫ ПЕПТИДНОЙ И БЕЛКОВОЙ ПРИРОДЫ

Универсальное биологическое значение имеют антиоксиданты пептидной и белковой природы, действие которых основано на восстановительном потенциале сульф- гидрильных (тиольных, -ЭН) групп остатков цистеина. Эти антиоксиданты функционируют во всех живых клетках, и все живые клетки способны, в той или иной мере, синтезировать их сами.

Глутатион: общая характеристика и биосинтез

Наиболее распространен среди антиоксидантов этой группы глутатион — у-глутамил-цистеинил-глицин (вБН, рис. 62). Этот трипептид — важный антиоксидант растений, животных, грибов, некоторых бактерий и архей. В животных клетках его концентрация может достигать 5 мМ. В цитоплазме растительных клеток она примерно такая же. Однако в силу того, что цитоплазма с органеллами занимает всего несколько процентов объема вакуолизированных растительных клеток, концентрация глутатиона в гомогенате растительных тканей составляет 0,1-0,4 мМ, а в апопла- сте она еще в тысячу раз ниже. У растений 1-2% всей серы находится в глутатионе.

В восстановленной форме глутатион может донировать восстановительный эквивалент (Н+ + е~) другим молекулам. Глутатион прямо взаимодействует с АФК, поддерживает БН-группы белков в восстановленном состоянии, восстанавливает аскорбиновую кислоту и витамин Е. При этом его радикал стабилизируется благодаря образованию дисульфидного мостика и превращению СБН в глутатион-дисульфид (вЭБС). Восстановительный потенциал пары ББ/БН составляет -0,318 В.

Соотношение восстановленного и окисленного глутатиона (СБН/ОББС) часто используется как показатель редокс-состояния живой системы. В митохондриях, цитоплазме, нуклеоплазме это соотношение превышает 100, то есть глутатион в основном находится в восстановленном состоянии. В полости эндомембран восстановленного глутатиона примерно столько же, сколько и окисленного. В клеточных стенках растений соотношение вБН/ОББв также близко к единице.

Глутатион синтезируют все живые организмы, в том числе человек. Поэтому для нас он не является необходимым элементом питания. Синтез глутатиона происходит путем внерибосомного образования пептидных связей с использованием энергии

Биосинтез глутатиона и его окислительно-восстановительные превращения (по

Рис. 62. Биосинтез глутатиона и его окислительно-восстановительные превращения (по: Gill е. а., 2013)

АТФ. Хотя для этого требуются глутаминовая кислота, цистеин и глицин, но синтез глутатиона в основном зависит от наличия в достаточном количестве цистеина. Содержание цистеина в растениях лимитируется наличием серы. В организме человека цистеин синтезируется из незаменимой аминокислоты метионина. Поэтому именно ее присутствие в диете определяет возможности организма человека синтезировать глутатион.

Синтез глутатиона происходит в две стадии. Сначала объединяются цистеин и глутамат, затем присоединяется глицин (рис. 62). Дипептид у-глутамил-цистеин у растений образуется в пластидах, где имеется специфическая у-глутамил-цистеинсинтетаза, иначе называемая глутамат-цистеинлигазой. В реакции затрачивается энергия АТФ.

Затем с помощью глутатионсинтетазы к С-концу дипептида добавляется глицин. Глу- татионсинтетаза находится в пластидах и цитозоле. Таким образом, из пластид должен транспортироваться не только синтезированный в них глутатион, но и его предшественник — дипептид у-глутамил-цистеин. Активность глутатионсинтетазы примерно в сто раз выше активности глутамат-цистеинлигазы. Поэтому у-глутамил-цистеин обычно содержится в клетках в несравненно меньшей концентрации, чем глутатион.

Оба фермента жизненно необходимы и растениям, и животным. Подавление активности у-глутамил-цистеинсинтетазы вызывает гибель зародышей мыши. У араби- допсиса подавление этих ферментов на уровне генов также летально уже на эмбриональной стадии. Активность глутамат-цистеинлигаз чувствительна к редокс-статусу клеток. При возрастании уровня АФК субъединицы фермента соединяются дисуль- фидным мостиком, что многократно повышает ферментативную активность. Кроме того, у растений глутамат-цистеинлигаза ингибируется глутатионом по механизму отрицательной обратной связи. Глутатион транспортируется по растению на короткие и длинные дистанции. Поэтому исследователи предполагают, что не все клетки растений имеют одинаковую способность синтезировать глутатион.

Глутатион входит в состав важнейших антиоксидантных циклов живых организмов: глутатионпероксидазного цикла и аскорбат-глутатионового цикла (см. 8.2 и 8.3). Важная антиоксидантная функция глутатиона — поддержание в восстановленном состоянии БН-групп белков. Один из механизмов восстановления окисленных тиоль- ных групп в белках мы уже рассмотрели. Он реализуется без участия глутатиона, за счет ЫАОРН-зависимых дисульфидредуктаз (см. рис. 26).

Белки, окисленные до сульфеновых кислот (-БОН), глутатион восстанавливает по механизму глутатионилирования (рис. 63). Деглутатионилирование происходит

Восстановление окисленных сульфгидрильных групп белков посредством глутатионилирования (по

Рис. 63. Восстановление окисленных сульфгидрильных групп белков посредством глутатионилирования (по: Ьи, 2013)

с участием редокс-белка глутаредоксина. Другой механизм направлен на восстановление дисульфидных мостиков. Они могут быть восстановлены за счет фермента глутаредоксина, использующего глутатион в качестве восстановителя (см. 8.6).

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>