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By Hidaya Aliouche, B.Sc.Reviewed by Kate Anderton, B.Sc. (Editor)
Histidine is an amino acid derived from proteinaceous dairy- and meat-based products. 20種類のアミノ酸の1つとして、体内で重要な役割を担っています。 この記事では、ヒスチジンの代謝とそれが私たちの健康に及ぼす影響について考察します。
Image Credit: Raimundo79 /
ヒスチジン構造
ヒスチジンは、タンパク質を加水分解して得られるアミノ酸の一種です。 ヒスチジンを多く含むのはヘモグロビンで、8.5％含まれています。 人体はこのアミノ酸を合成できないので、食事から摂取する必要があります。
図1 ヒスチジンのプロトン化状態。 (A）プロトン化型（カチオン）、一般的な酸として動作します（B）中性型、求核剤として動作します（C）脱プロトン化型（アニオン）、一般的な塩基として動作しますそれは容易に体の生理的pH範囲内でイオン化し、このプロトン化形態が一般酸として機能できる一方で、脱プロトン化形態は一般塩基として提供できるようにヒスチジンが頻繁に酵素触媒反応で参加しています（図1を参照してください）。
さらに、ヒスチジンの塩基性窒素原子は電子対ドナーとして機能するため、電子不足原子との結合形成を通じて化学反応に容易に参加することができる。
ヒスチジンの機能
生化学的特性はさておき、ヒスチジンは体内で多くの全身的機能を持っています：
- 記憶と認知機能を補助します。 ヒスタミンは血管作用があり、血管の直径を広げて血流を改善します。
- 余分な重金属を除去し、放射線から保護します。
- 抗がん剤の効果を高める。
ヒスチジン代謝
ヒスチジンを含むすべてのアミノ酸は、代謝エネルギー生産の目的のために利用することができます。 このプロセスでは、アミノ酸は CO2 と H2O に分解されます。これは通常、動物によって生成される代謝エネルギーの 10 ～ 15% を占めます。
あるいは、それらはグルコネシスに使用することができます。 これは、非炭水化物化合物からグルコースを生成する代謝経路である。
これを達成するために、アミノ酸は、その機能的アミノ基（NH2）の損失によってαケト酸という異なる生成物を生じる分解を受ける；これらは全部で7つである。
α-ケト酸は一般的な代謝中間体で、代謝サイクルに入る時点によって分類することができます：
- 糖新生α-ケト酸（合計5つ）は、クエン酸サイクルに入るもので、糖新生の前駆体として機能します。
- ケトン生成α-ケト酸（合計2種類）は、ケトン体、脂肪酸、イソプレノイドの生成に関与するもので、これらを生成するアミノ酸は、後にグルコノジェニックと呼ばれます。 これらをもたらすアミノ酸を以後ケトジェニックと呼ぶ。
ヒスチジンはグルコジェニックアミノ酸の一つである。 ヒスチジンは4段階のプロセスでグルタミン酸に変換され、グルタミン酸デヒドロゲナーゼによってa-ケトグルタル酸に酸化されることによって分解されます。
この後、イミダゾールと呼ばれるヒスチジンの5員環構造が切断され、N-ホルミノグルタミン酸という化合物が生成される。
ホルミノ基はテトラヒドロ葉酸（THF）に移動し、ケト酸のグルタミン酸とホルミノテトラヒドロ葉酸を生成する。 これを触媒するのが、グルタミン酸ホルミノ基転移酵素シクロデアミナーゼ（FTCD）である。 これらのステップを図2に示す
Figure 2. ヒスチジンのa-ケトグルタレートへの分解を示す簡略化したスキーム。 ヒスチジンは脱アミノ化（NH4の消失）され、次に水和（H2Oの2段階添加）され、そのイミダゾール環が切断されてホルミノグルタミン酸になることに注意されたい。
THF は細胞内で炭素1化合物の運搬役として重要な役割を担っています。
ビオチンやS-アデノシルメチオニンもC1担体であり、多くの細胞内反応では代謝前駆体にC1ユニットを付加します。
ヒスチジンの生合成は、ヌクレオチドの生合成の中間体を含む
ヒスチジンは、9つの必須アミノ酸のうちの1つです。 必須アミノ酸とは、生体内で合成できないもの、つまりデノボ（de novo）アミノ酸のことで、その合成経路は微生物と植物にしか存在しません。 このうちヒスチジンは、糖のリボースとヌクレオチドのアデノシン三リン酸から合成されます。 ヒスチジンの6個の炭素原子のうち5個は、5-ホスホリボシル-α-ピロリン酸（PRPP）、プリンおよびピリミジンヌクレオチドの生合成にも関与しているリン酸化糖の中間体に由来しているのです。 ヒスチジンの6番目の炭素原子はATPに由来し、ATP中の残りの原子はプリン生合成の別の中間体として排除されます。
ATPとPRPPの縮合により、ホスホリボシル-ATPが生成します。 この化合物がヒスチジンの生合成で観察されたことは、広範囲な意味を持ちます。
ヒスチジンは、求核剤または一般的な酸または塩基として機能する酵素において重要な役割を果たします。 RNAもまた、これらの同様の特性を持っており、ヒスチジンがRNA酵素の役割も果たしていることを示唆しています。
その結果、ヒスチジン生合成経路は、進化を通じて、より効率的なDNAエンコード、タンパク質ベースの生命体への移行の名残かもしれません。 ヒスチジンは、認知からアレルギー反応に至るまで、人間の生理機能に大きな影響を与えます。 必須アミノ酸であるヒスチジンは、食事から摂取することが重要です。
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Written by
Hidaya Aliouche
Hidaya は科学コミュニケーションの愛好家で、最近卒業して科学と医療のコピーライターのキャリアに着手しているところである。 マンチェスター大学で生化学の学士号を取得しています。 彼女は書くことに情熱を持っており、特に微生物学、免疫学、生化学に興味を持っています.