HISTIDIN: EGENSKABER, STRUKTUR, FUNKTIONER, FØDEVARER - BIOLOGI - 2025

Den histidin (His, H) er en aminosyre, der anvendes til proteinsyntese. Det er et hydrofilt molekyle, så det er generelt orienteret mod ydersiden af ​​proteinstrukturerne, når de er i et flydende medium.

Det betragtes som en essentiel aminosyre til voksende børn, da de ikke producerer den. Hos voksne er der en lille produktion af histidin, men det er utilstrækkeligt til at tilvejebringe de daglige behov, hvorfor det betragtes som en semi-essentiel aminosyre.

Kemisk struktur af aminosyren Histidin (Kilde: Borb, via Wikimedia Commons)

For dyr og mennesker er histidin en essentiel eller i det mindste semi-essentiel aminosyre. Imidlertid producerer planter, svampe og mikroorganismer effektivt det histidin, de har brug for, og er en del af diætkilderne til histidin ud over proteiner. dyr.

Histidin udfører meget vigtige fysiologiske funktioner hos mennesker, såsom at være en del af de aktive centre for mange enzymer, deltage i vækst, immunsystemet og dannelsen af ​​myelin i nervefibre.

Histidinbiosyntesen er en kompleks proces, der hovedsageligt finder sted i leveren og kræver 9 til 11 enzymatiske trin. Dets nedbrydning forekommer i leveren og huden og gennemgår dannelsen af ​​glutamat og derefter følger forskellige ruter.

Mange fødevarer er rige på histidin, såsom animalske proteiner såsom kød og mejeriprodukter samt planteproteiner. Disse leverer en stor del af de daglige histidinkrav, som vores krop har brug for for at fungere korrekt.

Histidinmangel eller overskud forårsaget af arvelige metaboliske eller transportproblemer eller diætfejl ved indtagelse er relateret til nogle vigtige sundhedsmæssige problemer hos både børn og voksne. Tilstrækkelig indtagelse af histidin giver dig mulighed for at bevare et sundt og sundt liv i de fleste tilfælde.

egenskaber

Et slående træk ved histidin er, at det kan omdannes til histamin, et stof, der er aktivt involveret i mange allergiske og inflammatoriske reaktioner.

Hos fisk, der udsættes for miljøet uden tilstrækkelig køling, kan bakterier omdanne histidin til histamin, og det er grunden til, at de, når de indtages, forårsager madforgiftning.

Et andet kendetegn ved denne aminosyre er, at det er en af ​​de få, blandt de 22 eksisterende, der ioniserer i det fysiologiske pH-område (ca. 7,4) og derfor aktivt kan deltage i det katalytiske sted for mange enzymer.

I hæmoglobinmolekylet er proximal histidin en af ​​liganderne i hemmegruppen. Med andre ord deltager denne aminosyre i ilttransportfunktionen af ​​hæmoglobin og er essentiel for syntesen af ​​dette protein såvel som for myoglobinets, der også er kendt som "muskelhæmoglobin".

Struktur

Histidin er en basisk polær hydrofil aminosyre, klassificeret inden for de essentielle aminosyrer, da den ikke kan syntetiseres af dyr. Men som tidligere nævnt syntetiseres det af bakterier, svampe og planter.

Hos voksende børn er histidin absolut nødvendigt; den voksne kan syntetisere den, men det er ikke klart, om dette imødekommer de daglige histidinbehov, så det skal indtages sammen med kosten.

Som alle aminosyrer har histidin et a-carbon, hvortil en aminogruppe, en carboxylgruppe, et hydrogenatom og en sidekæde er bundet.

Sidekæden af ​​denne aminosyre dannes af en imidazolring, der ved fysiologisk pH protonerer og får en positiv ladning og kaldes "imidazolium" forkortet ImH +.

Sammen med lysin og arginin danner histidin gruppen af ​​basiske aminosyrer. Af de tre er histidin den mindst basale, og dens imidazolring kan deprotonere ved pH-værdier tæt på 6.

Da histidin ved fysiologisk pH kan udveksle protoner, har det en tendens til at deltage i enzymatisk katalyse, der involverer overførsel af protoner. Eftersom det er en polær aminosyre, findes den normalt på den ydre overflade af proteiner, hvor den kan hydrere i et vandigt medium.

Funktioner

Som en del af det aktive enzymsite

Histidin er nødvendigt for syntese af mange proteiner, især enzymer, hvis aktive centre har denne aminosyre i deres struktur. Det er en del af det aktive centrum af aldolaser hos pattedyr, hvor det fungerer som en proton-donor.

Det findes i det aktive centrum af carboxypeptidase A, et pancreasenzym, der har et aktivt sted, der består af Zn og histidin. I det glycolytiske enzymphosphoglyceratmutase er der to histidinrester i dets aktive center, der fungerer som acceptorer eller donorer af phosphorylgrupper.

Det findes også på det aktive sted af enzymer, såsom glyceraldehyd 3-phosphatdehydrogenase, lactatdehydrogenase, papain, chymotrypsin, RNase A og histidin ammoniak lyase (histidase). Desuden er det en allosterisk inhibitor af enzymet glutaminsyntetase.

Andre funktioner

Denne aminosyre er af stor betydning for kroppen, da dens dekarboxylering med histidindekarboxylase producerer histamin, en kraftig vasodilator relateret til inflammatoriske og allergiske reaktioner, der er til stede i tarmen og i granulaterne i cellerne i det mononukleære fagocytiske system.

Histidin produceres af neuroner i det centrale nervesystem med neuromodulatoriske funktioner.

Det er nødvendigt for dannelse af myelinskeder af nervefibre, så det spiller en vigtig rolle i transmission af elektriske impulser i dem.

Sammen med væksthormon og andre aminosyrer bidrager histidin til vævsreparationsmekanismer, hovedsageligt i det kardiovaskulære system.

Nogle yderligere funktioner inkluderer:

- Bidrager til afgiftning af nogle tungmetaller, da det fungerer som chelator.

- Beskytter mod stråleskader.

- Deltager i dannelsen af ​​røde og hvide blodlegemer.

- Det er nødvendigt for dannelsen af ​​hæmoglobin.

- Hjælper med at bekæmpe nogle negative virkninger af reumatoid arthritis såsom betændelse og mangel på mobilitet.

- Det er en vigtig aminosyre til regenerering af hår, vækst og seksuel funktion.

Carnosine, anserine og homocarnosine er dipeptider dannet ud fra histidin. De to første findes i muskler og har vigtige funktioner som buffere og som aktivatorer af myosin ATPase.

Homocarnosine produceres i hjernen i mængder, der er 100 gange større end carnosin i knoglemuskler.

biosyntese

Histidin får sit carbonskelet fra ribose 5-phosphat. I E. Coli-bakterier produceres denne aminosyre fra denne forbindelse gennem 11 enzymatiske trin:

1. Det første trin i syntesen består af overførslen af ​​en phosphoribosyl fra ATP til carbon 1 af ribose 5-phosphat, hvilket genererer 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphat (PRPP). Enzymet phosphoribosyl-pyrophosphatsyntetase (PRPP-syntetase) katalyserer denne reaktion.
2. Derefter overføres overførslen af ​​pyrophosphatgruppen fra carbon 1 til N-1 af ATP, og N1- (5'-phosphoribosyl) -ATP produceres. Enzymet, der katalyserer denne reaktion, er ATP-phosphoribosyltransferase.
3. Gennem virkningen af ​​phosphoribosyl-ATP-pyrophosphathydroxylase hydrolyseres a, p-pyrophosphatbindingen af ​​ATP, og N1- (5'-phosphoribosyl) -AMP dannes.
4. Enzymet phosphoribosyl-AMP cyclo hydroxylase åbner purinringen mellem N-1 og C-6, og ribonukleotidet N1- (5'-phosphoribosyl formimino) -5-aminoimidazol-4-carboxamid-1-ribonukleotid dannes.
5. Derefter åbnes ribofuranoseringen, der kommer fra PRPP, og isomeriseres til en ketose, der danner N1- (5'-phosphoribosylformimino) -5-aminoimidazol-4-carboxamid-1-ribonukleotid ved virkningen af ​​et isomeraseenzym.
6. Enzymet aminotransferase overfører amidogruppen fra glutamin, der omdannes til glutamat, og bryder formimino-bindingen, hvorved der frigøres 5-aminoimidazol-carboxamid-1-ribonukleotid og genererer imidazolglycerolphosphat.
7. Et vandmolekyle fjernes fra imidazol glycerolphosphat ved hjælp af imidazol glycerolphosphatdehydratase, og imidazolacetolphosphat dannes.
8. En aminogruppe overføres til imidazolacetolphosphat via histidinolphosphattransaminase, og histidinolphosphat dannes.
9. Den phosphoriske estergruppe af histidinolphosphat hydrolyseres til dannelse af histidinol. Histidinolphosphatphosphatase katalyserer denne reaktion.
10. Senere oxideres histidinol af histidinoldehydrogenase og dannes histidinalt.
11. Histidinoldehydrogenase i sig selv oxiderer histidinal og omdanner den til histidin.

Det første enzym i den histidinbiosyntetiske vej inhiberes af pathway-produktet, dvs. histidin deltager i den allosteriske inhibering af ATP-phosphoribosyltransferase, som repræsenterer den vigtigste reguleringsmekanisme for stien.

nedbrydning

Histidin, prolin, glutamat, arginin og glutamin er aminosyrer, der, når de nedbrydes, ender med at danne a-ketoglutarat. Fire af dem omdannes først til glutamat, som ved transaminering giver anledning til α-ketoglutarat.

Histidin mister gennem histidinase a-aminogruppen til at blive urocanat. Derefter hydratiserer urocanase positionerne 1 og 4 af urocanatet og danner 4-imidazolon-5-propionat. Efterfølgende forekommer hydrolysen af ​​iminogruppen af ​​4-imidazolon-5-propionatet og danner N-formiminoglutamatet.

Den sidstnævnte reaktion involverer overførsel af formyl fra N-formiminoglutamat til tetrahydrofolat, der fungerer med enzymet glutamat formimino-transferase. Slutprodukterne af denne reaktion er glutamat og N5-formimino tetrahydrofolat.

Α-ketoglutarat dannes ved transaminering af glutamat. Α-Ketoglutarate er et mellemprodukt i Krebs-cyklussen og kan også gå ind i den glukoneogene vej til glukosedannelse.

Aminogruppen af ​​glutamat går ind i urinstofproduktionscyklussen for at blive elimineret i urinen. Alle disse reaktioner forekommer i leveren og nogle af dem i huden.

Histidinrige fødevarer

Det daglige behov for histidin er ca. 10 til 11 mg pr. Kg kropsvægt pr. Dag. Hos voksende børn er histidin en essentiel aminosyre, der skal leveres gennem kosten.

Hos andre dyr er histidin også en essentiel aminosyre, og dem, der er opdrættet i stalde, skal modtage histidin for at opretholde deres normale hæmoglobinniveauer.

Fødevarer rig på histidin inkluderer:

- Oksekød, lam, svinekød, kylling og kalkun. Det findes også i fisk som tun (endda dåse), laks, ørred, snapper og havabbor samt nogle skaldyr.

- Mælk og derivater deraf, især i modne oste som parmesan, Gruyère, schweizisk ost og gouda, blandt andre. I cremer, valle, yoghurt og creme fraiche.

- Sojabønner og tørrede frugter såsom valnødder og frø. I solsikke, græskar, vandmelon, sesam, mandel, pistacie, jordnøddesmør og chiafrø.

- Æg og bønner eller hvide bønner.

- Hele korn som quinoa, hvede, brun ris osv.

Fordele ved dens indtag

Der er et antal patologiske tilstande, hvor histidin kan være nyttigt som et supplement til behandling.

Blandt disse patologier kan vi nævne reumatoid arthritis, arteriel hypertension (da en hypotensiv effekt af histidin er blevet beskrevet) ved infektioner, frigiditet og seksuel impotens, tungmetalsforgiftning, giftig synovitis, neuritis, opkast af graviditet, hjerte-kar-sygdomme og af hørelse, mavesår og anæmi.

I huden producerer nedbrydningen af ​​konsumeret histidin urocansyre, der er i stand til at beskytte huden ved at absorbere ultraviolette stråler.

Overskydende forbrug af histidin hos raske individer skaber ikke store ændringer, da det hurtigt nedbrydes. Brug af histidintilskud bør dog begrænses til patienter med alvorlige lever- og / eller nyreproblemer.

Mangelforstyrrelser

Histidinmangel er relateret til ændringer i immunresponsen på grund af nedsat produktion af histamin og hvide blodlegemer, ophobning af frie radikaler og misdannelser eller dværg i fostre.

Der er også rapporteret om knogelproblemer, døvhed og anæmi, der er forbundet med histidinmangel.

Hartnup sygdom er en arvelig tilstand, der påvirker transporten af ​​histidin og tryptophan gennem slimhinden i tyndtarmen og nyrerne, hvilket forårsager en mangel på begge aminosyrer.

De mest relevante kliniske manifestationer er forekomsten af ​​skællende og røde læsioner på huden efter udsættelse for solen, forskellige grader af bevægelsesforstyrrelse og nogle symptomer på psykiatriske sygdomme.

Histidinemia er en autosomal recessiv sygdom, der er karakteriseret ved en mangel på enzymet histidase, der forårsager øgede niveauer af histidin i blodet og urinen.

Som en konsekvens kan disse patienter ikke nedbryde histidin til urocansyre i leveren og huden. Denne sygdom er ledsaget af moderat mental retardering, defekter i tale og auditiv hukommelse uden døvhed.

Begrænsningen af ​​histidinindtagelse som behandling har ikke været effektiv til at generere klinisk forbedring og bærer risikoen for at generere vækstforstyrrelser hos børn, der er påvirket af denne sygdom.

Referencer

1. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biokemi (3. udg.). San Francisco, Californien: Pearson.
2. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (28. udgave). McGraw-Hill Medical.
3. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger-principper for biokemi. Omega-udgaver (5. udgave). doi.org
4. Pencharz, P., Farri, L., & Papageorgiou, A. (1983). Virkningerne af modermælk og lavproteinformler på hastighederne i den samlede omsætning af kropsprotein og urin-3-methylhistidinudskillelse af for tidlige spædbørn. Clinical Science, 64, 611–616.
5. Song, BC, Joo, N., Aldini, G., & Yeum, K. (2014). Biologiske funktioner af histidindipeptider og metabolsk syndrom. Ernæringsforskning og praksis, 8 (1), 3–10.