HISTIDIN: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA, FUNKCIJE, HRANA - BIOLOGIJA - 2026

Histidin (His, H) je amino kiselina koja se rabi za sintezu proteina. To je hidrofilna molekula, tako da je općenito orijentirana prema vanjskoj strani proteinskih struktura kada su u tekućem mediju.

Smatra se esencijalnom aminokiselinom za rastuću djecu jer je ne proizvode. U odraslih postoji mala proizvodnja histidina, ali on nije dovoljan za podmirivanje dnevnih potreba, zbog čega se smatra polu-esencijalnom aminokiselinom.

Kemijska struktura aminokiseline Histidin (Izvor: Borb, putem Wikimedia Commons)

Za životinje i čovjeka, histidin je esencijalna ili barem polu-esencijalna aminokiselina, međutim, biljke, gljivice i mikroorganizmi učinkovito proizvode histidin koji im je potreban i dio su prehrambenih izvora histidina, osim proteina. životinje.

Histidin vrši vrlo važne fiziološke funkcije u ljudima, kao što su: kao dio aktivnih centara mnogih enzima, sudjelovanje u rastu, imunološkom sustavu i stvaranju mijelina u živčanim vlaknima, između ostalog.

Biosinteza histidina složen je proces koji se odvija uglavnom u jetri i zahtijeva 9 do 11 enzimskih koraka. Njegova razgradnja događa se u jetri i koži i prolazi kroz stvaranje glutamata, a zatim slijede različitim putevima.

Mnoga hrana bogata je histidinom, poput životinjskih proteina poput mesa i mliječnih proizvoda, kao i biljnih bjelančevina. Oni pružaju veliki dio dnevnih potreba za histidinom koje naše tijelo treba da pravilno funkcionira.

Manjak ili višak histidina uzrokovan nasljednim metaboličkim ili transportnim problemima ili nedostatkom prehrane u unosu povezani su s nekim važnim problemima koji utječu na zdravlje i djece i odraslih. Dovoljan unos histidina omogućava vam održavanje zdravog i zdravog života u većini slučajeva.

karakteristike

Upečatljiva značajka histidina je ta što se on može pretvoriti u histamin, tvar koja aktivno sudjeluje u mnogim alergijskim i upalnim reakcijama.

U ribama koje su izložene okolišu bez dovoljno hlađenja, bakterije mogu pretvoriti histidin u histamin i zato, kada ih progutaju, oni izazivaju trovanje hranom.

Još jedna karakteristika ove aminokiseline je da je jedna od rijetkih, među 22 postojeće, koja ionizira u fiziološkom rasponu pH (oko 7,4), te stoga može aktivno sudjelovati na katalitičkom mjestu mnogih enzima.

U molekuli hemoglobina proksimalni histidin jedan je od liganda skupine hema. Drugim riječima, ova aminokiselina sudjeluje u funkciji transporta kisika hemoglobina i ključna je za sintezu ovog proteina, kao i za onu mioglobina, koji je također poznat kao "mišićni hemoglobin".

Struktura

Histidin je osnovna polarna hidrofilna aminokiselina razvrstana u esencijalne aminokiseline jer ih životinje ne mogu sintetizirati. Međutim, i kao što je prethodno spomenuto, sintetiziraju ga bakterije, gljivice i biljke.

U rastućoj djeci histidin je apsolutno potreban; odrasla osoba može ga sintetizirati, ali nije jasno zadovoljava li to dnevne potrebe za histidinom, pa ga mora unositi s dijetom.

Kao i sve aminokiseline, i histidin ima α-ugljik na koji je vezana amino skupina, karboksilna skupina, atom vodika i bočni lanac.

Bočni lanac ove aminokiseline tvori imidazolni prsten koji na fiziološkom pH protonira i stječe pozitivan naboj, a naziva se "imidazolium" u skraćenici kao ImH +.

Zajedno s lizinom i argininom, histidin čini skupinu osnovnih aminokiselina. Od tri, histidin je najmanje bazičan i njegov imidazolni prsten može deprotonirati pri pH blizu 6.

Budući da pri fiziološkom pH histidin može izmjenjivati ​​protone, ima tendenciju sudjelovanja u enzimskoj katalizi koja uključuje prijenos protona. Također, budući da je riječ o polarnoj aminokiselini, obično se nalazi na vanjskoj površini proteina, gdje može hidrirati u vodenom mediju.

Značajke

Kao dio aktivnog mjesta enzima

Histidin je potreban za sintezu mnogih proteina, posebno enzima čiji aktivni centri imaju tu aminokiselinu u svojoj strukturi. Dio je aktivnog središta aldolaze kod sisavaca, gdje djeluje kao donor protona.

Nalazi se u aktivnom centru karboksipeptidaze A, enzima gušterače koji ima aktivno mjesto sastavljeno od Zn i histidina. U fosfogliceratnoj mutazi glikolitičkog enzima nalaze se dva aktivna ostatka histidina u njegovom aktivnom centru koji djeluju kao akceptori ili donori fosforilnih skupina.

Također se nalazi na aktivnom mjestu enzima kao što je gliceraldehid 3-fosfat dehidrogenaza, laktat dehidrogenaza, papain, kimotripsin, RNaza A i histidinska amonijačna liza (histidaza). Nadalje, alosterni je inhibitor enzima glutamin sintetaza.

Ostale funkcije

Ova aminokiselina je od velike važnosti za tijelo, jer njena dekarboksilacija histidin dekarboksilazom stvara histamin, snažni vazodilatator povezan s upalnim i alergijskim reakcijama, prisutan u crijevima i u granulama stanica mononuklearnog fagocitnog sustava.

Histidin proizvode neuroni središnjeg živčanog sustava s neuromodulacijskim funkcijama.

Neophodna je za stvaranje mijelinskih omotača živčanih vlakana, pa igra važnu ulogu u prijenosu električnih impulsa u njima.

Zajedno s hormonom rasta i ostalim aminokiselinama, histidin doprinosi mehanizmima za obnavljanje tkiva, uglavnom u kardiovaskularnom sustavu.

Neke dodatne značajke uključuju:

- Doprinosi detoksikaciji nekih teških metala jer djeluje kao kelator.

- Štiti od oštećenja od zračenja.

- Sudjeluje u stvaranju crvenih i bijelih krvnih zrnaca.

- Neophodan je za stvaranje hemoglobina.

- Pomaže u borbi protiv nekih negativnih učinaka reumatoidnog artritisa poput upale i nedostatka pokretljivosti.

- Važna je aminokiselina za regeneraciju, rast i seksualnu funkciju.

Karnozin, anserin i homokarnosin su dipeptidi nastali iz histidina. Prva dva nalaze se u mišićima i imaju važne funkcije kao puferi i kao aktivatori miozinske ATPaze.

Homokarnozin se proizvodi u mozgu u količinama 100 puta većim od karnozina u skeletnim mišićima.

biosinteza

Histidin dobiva svoj ugljikov kostur iz 5-fosfata riboze. U bakterijama E. Coli, ova aminokiselina se proizvodi iz ovog spoja kroz 11 enzimskih koraka:

1. Prvi korak sinteze sastoji se od prenošenja fosforibozila iz ATP u ugljik 1 riboza 5-fosfata, čime se stvara 5-fosforibozil-l-pirofosfat (PRPP). Enzim fosforibozil-pirofosfat sintetaza (PRPP sintetaza) katalizira ovu reakciju.
2. Tada dolazi do prijenosa pirofosfatne skupine s ugljika 1 na N-1 ATP-a i nastaje N1- (5'-fosforibozil) -ATP. Enzim koji katalizira ovu reakciju je ATP fosforibosiltransferaza.
3. Djelovanjem fosforibozil-ATP-pirofosfat hidroksilaze, hidrolizira se α, β-pirofosfatna veza ATP-a i nastaje N1- (5'-fosforibozil) -AMP.
4. Enzim fosforibozil-AMP ciklo hidroksilaza otvara purinski prsten između N-1 i C-6 i formira se ribonukleotid N1- (5'-fosforibozil formimino) -5-aminoimidazol-4-karboksamid-1-ribonukleotid.
5. Tada se otvara ribofuranozni prsten koji dolazi iz PRPP-a i izomerizira se u ketose, formirajući N1- (5'-fosforibozil-formimino) -5-aminoimidazol-4-karboksamid-1-ribonukleotid djelovanjem enzima izomeraze.
6. Enzim aminotransferaza prenosi amido skupinu iz glutamina koji se pretvara u glutamat i razbija formimino vezu, čime se oslobađa 5-aminoimidazol-karboksamid-1-ribonukleotid i stvara imidazol glicerol fosfat.
7. Molekula vode uklanja se iz imidazol glicerol fosfata pomoću imidazol glicerol fosfat dehidratataze i formira se imidazol acetol fosfat.
8. Amino grupa prenosi se u imidazol acetol fosfat preko histidinol fosfat transaminaze i stvara se histidinol fosfat.
9. Fosforna esterska skupina histidinol fosfata hidrolizira se da tvori histidinol. Histidinol fosfat fosfataza katalizira ovu reakciju.
10. Kasnije se histidinol oksidira histidinol dehidrogenazom i formira histidinalno.
11. Sama Histidinol dehidrogenaza oksidira histidin i pretvara je u histidin.

Prvi enzim histidinskog biosintetskog puta je inhibiran produktom puta, to jest, histidin sudjeluje u alosternoj inhibiciji ATP fosforibosiltransferaze, koja predstavlja glavni regulatorni mehanizam puta.

degradacija

Histidin, prolin, glutamat, arginin i glutamin aminokiseline su koje, kada se razgrade, na kraju tvoreći α-ketoglutarat. Četiri od njih prvo se pretvaraju u glutamat, što transaminacijom stvara α-ketoglutarat.

Histidin, putem histidinaze, gubi α-amino skupinu te postaje urokanat. Zatim urokanaza hidrira položaje 1 i 4 urokanata, tvoreći 4-imidazolon-5-propionat. Nakon toga dolazi do hidrolize imino skupine 4-imidazolon-5-propionata, tvoreći N-formiminoglutamat.

Potonja reakcija uključuje prijenos formila iz N-formiminoglutamata u tetrahidrofolat, koji djeluje s enzimom glutamata formimin transferazom. Krajnji proizvodi ove reakcije su glutamat i N5-formimino tetrahidrofolat.

Α-ketoglutarat nastaje transaminacijom glutamata. Α-Ketoglutarat je intermedijar u Krebsovom ciklusu i može ući u glukoneogeni put za stvaranje glukoze.

Amino skupina glutamata ulazi u ciklus proizvodnje uree kako bi se eliminirala u urinu. Sve ove reakcije javljaju se u jetri, a neke od njih i u koži.

Histidina bogata hrana

Dnevne potrebe histidina su otprilike 10 do 11 mg po kg tjelesne težine dnevno. U rastućoj djeci histidin je esencijalna aminokiselina koja se mora unositi kroz prehranu.

U ostalim životinjama, histidin je također esencijalna aminokiselina i oni koji se uzgajaju u staji moraju primiti histidin da bi održali svoju normalnu razinu hemoglobina.

Namirnice bogate histidinom uključuju:

- govedina, janjetina, svinjetina, piletina i puretina. Nalazi se i u ribama poput tunjevine (čak i konzervirane), lososu, pastrmkama, šunkama i brancinu, kao i nekim školjkama.

- Mlijeko i njegovi derivati, posebno u zrelim sirevima kao što su parmezan, Gruyère, švicarski sir i gouda. U kremama, sirutki, jogurtu i kiselom vrhnju.

- Soja i suho voće poput oraha i sjemenki. U sjemenkama suncokreta, bundeve, lubenice, sezama, badema, pistacija, kikiriki maslaca i sjemenki chia.

- Jaja i grah ili bijeli grah.

- cjelovite žitarice poput quinoe, pšenice, smeđe riže itd.

Prednosti njegovog unosa

Postoji niz patoloških stanja u kojima histidin može biti koristan kao dodatak liječenju.

Među ove patologije možemo nazvati reumatoidni artritis, arterijsku hipertenziju (budući da je opisan hipotenzivni učinak histidina), kod infekcija, frigidnosti i seksualne impotencije, trovanja teškim metalima, toksičnog sinovitisa, neuritisa, povraćanja trudnoće, kardiovaskularnih poremećaja i sluha, čira i anemije.

Razgradnjom konzumiranog histidina u koži nastaje urokanska kiselina koja je sposobna zaštititi kožu apsorbiranjem ultraljubičastih zraka.

Prekomjerna potrošnja histidina kod zdravih pojedinaca ne uzrokuje velike promjene jer se on brzo razgrađuje. Međutim, uporabu prehrambenih dodataka histidina treba ograničiti u bolesnika s ozbiljnim problemima s jetrom i / ili bubrezima.

Poremećaji nedostatka

Manjak histidina povezan je s promjenama u imunološkom odgovoru zbog smanjene proizvodnje histamina i bijelih krvnih zrnaca, nakupljanjem slobodnih radikala i malformacijama ili patuljastim stanjem fetusa.

Prijavljeni su i problemi s kostima, gluhoća i anemija povezana s nedostatkom histidina.

Hartnup bolest je naslijeđeno stanje koje utječe na transport histidina i triptofana kroz sluznicu tankog crijeva i bubrega, uzrokujući manjak obje aminokiseline.

Najrelevantnije kliničke manifestacije su pojava ljuštenih i crvenih lezija na koži nakon izlaganja suncu, različiti stupnjevi oštećenja pokreta i neki simptomi psihijatrijskih bolesti.

Histidinemija je autozomna recesivna bolest koju karakterizira nedostatak enzima histidaze, koji uzrokuje povećanu razinu histidina u krvi i urinu.

Kao posljedica toga, ti pacijenti ne mogu razgraditi histidin do urokanske kiseline u jetri i koži. Ovu bolest prati umjerena mentalna zaostalost, oštećenja govornog i slušnog pamćenja bez gluhoće.

Ograničenje unosa histidina kao tretmana nije učinkovito u generiranju kliničkog poboljšanja i nosi rizik od generiranja poremećaja rasta u djece zahvaćene ovom bolešću.

Reference

1. Mathews, C., van Holde, K., i Ahern, K. (2000). Biokemija (3. izd.). San Francisco, Kalifornija: Pearson.
2. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28. izd.). McGraw-Hill Medical.
3. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerovi principi biokemije. Omega izdanja (5. izd.). doi.org
4. Pencharz, P., Farri, L. i Papageorgiou, A. (1983). Učinci ljudskog mlijeka i formulacija s malo proteina na stope ukupnog prometa proteina u tijelu i izlučivanje 3-metilhistidina iz urina nedonoščadi. Clinical Science, 64, 611–616.
5. Song, BC, Joo, N., Aldini, G., & Yeum, K. (2014). Biološke funkcije histidin-dipeptida i metabolički sindrom. Prehrambena istraživanja i praksa, 8 (1), 3–10.