Metabolismul histidinei

Histidina este un aminoacid derivat din produse proteice pe bază de lapte și carne. Ca unul dintre cei 20 de aminoacizi, ea plătește un rol important în organism. Acest articol examinează metabolismul histidinei și consecințele pe care aceasta le are asupra sănătății noastre.

Credit imagine: Raimundo79 /

Structura histidinei

Histidina este un aminoacid care poate fi obținut prin hidroliza proteinelor. O sursă abundentă de histidină este hemoglobina, care conține 8,5%. Organismul uman nu este capabil să sintetizeze acest aminoacid, astfel că trebuie obținut prin alimentație.

Se ionizează ușor în intervalul de pH fiziologic al organismului; acest lucru face ca histidina să fie un participant frecvent în reacțiile catalizate de enzime, deoarece forma protonată poate servi ca un acid general, în timp ce forma deprotonată poate servi ca o bază generală (vezi figura 1).

În plus, atomul de azot bazic al histidinei poate funcționa ca un donator de perechi de electroni și, prin urmare, poate participa cu ușurință la reacții chimice, prin formarea de legături cu atomi săraci în electroni.

Funcția histidinei

În afară de proprietățile sale biochimice, histidina are multe funcții sistemice în organism:

• Ajută memoria și funcția cognitivă.
• Precursor al histaminei, mediatorul local al reacțiilor alergice. Histamina este vasoactivă – mărește diametrul vaselor de sânge pentru a îmbunătăți fluxul sanguin.
• Îndepărtează surplusul de metale grele și protejează împotriva radiațiilor.
• Ajută digestia prin stimularea producției de suc gastric în stomac.
• Crește eficacitatea medicamentelor împotriva cancerului.

Metabolismul histidinei

Toți aminoacizii, inclusiv histidina, pot fi folosiți în scopul producerii de energie metabolică. În acest proces, aminoacizii sunt descompuși în CO2 și H2O; acest lucru reprezintă de obicei 10-15% din energia metabolică generată de animale.

Alternativ, ei pot fi utilizați pentru gluconeogeneză. Aceasta este calea metabolică care generează glucoză din compuși necarbohidrați.

Pentru a realiza acest lucru, aminoacizii suferă o degradare prin care pierderea grupării lor funcționale amino (NH2) dă naștere la diferiți produse numite alfa-cetoacizi; există 7 dintre acestea în total.

Alfa-cetoacizii sunt intermediari metabolici comuni și pot fi clasificați în funcție de punctul în care intră în ciclul metabolic:

• Alfa-cetoacizii gluconeogeni (5 în total) sunt cei care alimentează ciclul acidului citric și funcționează ca precursori ai gluconeogenezei. Aminoacizii care îi produc sunt numiți ulterior gluconeogeni.
• Alfa-cetoacizii cetogeni (2 în total) sunt cei care alimentează producția de corpi cetonici, acizi grași și izoprenoizi. Aminoacizii care îi produc sunt numiți ulterior cetogeni.

Histidina este un aminoacid gluconeogenic. Ea este degradată prin transformarea în glutamat și apoi oxidată în cetoglutarat de către glutamat dehidrogenază.

Histidina este transformată în glutamat într-un proces în 4 etape. Mai întâi este deaminată (proces prin care este îndepărtată grupa amino), apoi hidratată.

În urma acestui proces, structura inelară pentamerică a histidinei, numită imidazol, este scindată pentru a forma un compus numit N-formiminoglutamat.

Grupul formimino este apoi transferat la tetrahidrofolat (THF), formând glutamatul a-cetoacid și formiminotetrahidrofolat. Acest lucru este catalizat de enzima glutamat formiminotransferatază ciclodeaminază (FTCD). Aceste etape sunt ilustrate în figura 2.

Figura 2. O schemă simplificată care descrie degradarea histidinei în cetoglutarat. Rețineți că histidina este dezaminată (pierderea de NH4), apoi este hidratată (adăugarea de H2O în 2 etape succesive), iar inelul său imidazol este scindat pentru a forma formiminoglutamat. Gruparea formimino este apoi transferată la THF, pentru a produce glutamat și N5-formiminotetrahidrofolat prin FTCD.

THF este important în celule, deoarece funcționează ca transportor al compușilor cu un singur carbon (C1). Multe reacții celulare implică adăugarea unei unități C1 la un precursor metabolic.

Biotina și S-adenozilmetionina sunt, de asemenea, purtători de C1. Cu toate acestea, THF este mai versatil, deoarece poate transfera carbonul în diferite stări de oxidare – o proprietate care îi permite să fie utilizat pe scară largă în procesele biochimice.

Biosinteza histidinei include un intermediar în biosinteza nucleotidelor

Histidina este unul dintre cei 9 aminoacizi esențiali. Aminoacizii esențiali sunt cei care nu pot fi sintetizați de către organism sau de novo; căile lor de sinteză sunt prezente numai la microorganisme și plante. La aceste specii, histidina este sintetizată din zahărul riboză și nucleotida adenozin trifosfat. Procesul prin care are loc acest lucru se numește biosinteză.

Cinci din cei 6 atomi de C ai histidinei provin din 5-fosforibosil-alfa-pirofosfat (PRPP), un intermediar fosfozaharos care este, de asemenea, implicat în biosinteza nucleotidelor purinice și pirimidinice. Al 6-lea atom de carbon al histidinei provine din ATP; atomii rămași în ATP sunt eliminați ca un alt intermediar în biosinteza purinelor.

Condensarea ATP și PRPP produce fosforibosil-ATP. Observarea acestui compus în biosinteza histidinei are implicații de anvergură. Ea susține ideea că viața timpurie a fost inițial bazată pe ARN, mai degrabă decât pe ADN.

Histidina joacă un rol important în enzimele în care funcționează ca nucleofil sau ca acid sau bază generală. ARN-ul posedă, de asemenea, aceste proprietăți similare, sugerând că histidina joacă, de asemenea, un rol în enzimele ARN.

În consecință, căile de biosinteză a histidinei pot fi rămășițele tranziției de-a lungul evoluției, către forme de viață mai eficiente, codificate de ADN, bazate pe proteine!

Metabolismul histidinei este destul de complex; se află la interfața multor reacții biosintetice și metabolice din celulă. El are efecte profunde asupra fiziologiei umane – de la cogniție la reacții alergice. Fiind un aminoacid esențial, este important ca oamenii să obțină histidină din alimentația lor.

Lecturi suplimentare

• Toate conținuturile de biochimie
• O introducere în cinetica enzimatică
• Chiralitatea în biochimie
• Izomerii L și D
• Suzuki-Miyaura Cross-Coupling Reaction
Scris de

Hidaya Aliouche

Hidaya este un entuziast al comunicării științifice care a absolvit recent și se lansează într-o carieră în domeniul științei și al copywriting-ului medical. Ea este licențiată în biochimie la Universitatea din Manchester. Este pasionată de scris și este interesată în special de microbiologie, imunologie și biochimie.

Ultima actualizare 17 octombrie 2018

Citate

.