Histidin

Histidin (zkratky His nebo H) je jedna z nejběžnějších přírodních aminokyselin přítomných v proteinech. Ve smyslu výživy je u člověka histidin považován za esenciální aminokyselinu. Původně se myslelo, že je esenciální jen u dětí (semiesenciální), ale dlouhodobé studie ukazují, že je nezbytný i pro dospělé. Jeho kodóny jsou CAU a CAC.

Histidin byl poprvé izolován německým lékařem Albrechtem Kosselem v roce 1896.

Funkce a vlastnosti

Chemické vlastnosti

Histidin se řadí mezi bazické aminokyseliny, vzhledem k disociační konstantě (pKa) své imidazolové postranní skupiny ležící v neutrálním pH je ale jeho náboj ve fyziologických podmínkách velmi citlivý na změny pH: teoreticky je pKa histidinu 6, v nižším (kyselejším) pH je tedy histidin protonovaný a nese kladný náboj, při vyšším pH není nabitý. Jeho skutečná pKa se v proteinech ovšem může pohybovat mezi pH 4-10 v závislosti na okolním prostředí. +more Díky této vlastnosti umožňuje proteinům citlivě reagovat na změny pH, například Bohrův efekt (schopnost hemoglobinu uvolnit kyslík v kyselejším - odkysličeném - prostředí) je závislý právě na této vlastnosti histidinu.

Imidazolová postranní skupina má aromatický charakter, kladný náboj získávaný v kyselém pH ale možné patrové interakce komplikuje.

Význam v proteinech

V proteinech se histidin často vyskytuje v aktivních centrech enzymů, místech kontaktů mezi proteiny a slouží k vazbě kovů (zinek, železo). Vzhledem k jednoduchosti, se kterou může být histidin protonovaný a deprotonovaný, slouží často jako prostředník v přenosu náboje, například v katalytických triádách tvořících centra hydroláz a transferáz, nejčastěji cysteinových a serinových proteáz. +more Dalším příkladem může být role v enzymu karbonické anhydráze, ve které jsou v aktivním místě čtyři histidiny - tři drží atom zinku, který z vody odtrhne skupinu -OH, a čtvrtý naváže zbylý vodík. Na -OH skupinu se následně naváže oxid uhličitý a vzniká rozpustný hydrogenuhličitan, v jehož podobě je oxid uhličitý přepravován krví.

Další využití

V lidském těle funguje histidin jako prekurzor pro výrobu histaminu a karnosinu. Histamin je signální molekula spouštějící zánětlivou reakci a slouží jako neurotransmiter, z histidinu vzniká dekarboxylací. +more Při vazbě beta-alaninu na histidin se vytváří karnosin, jehož disociační konstanta je posunutá ještě blíže k fyziologickému pH (pKa = 6,83), čímž slouží jako výborný pufr, který je využíván především ve svalech.

V molekulární biologii se využívá tzv. polyhistidinový tag, což je sekvence šesti histidinů připojených ke studovanému proteinu metodami genového inženýrství, která slouží pro detekci a afinitní purifikaci zkoumaného proteinu.

Posttranslační modifikace

Dipthamid, jedna z modifikací histidinu Histidin je jednou z aminokyselin, které mohou být posttranslačně modifikovány fosforylací. +more Toho využívá bakteriální dvoukomponentový regulační systém složený z histidinové kinázy, která je nejčastěji vázaná na membránu a po přijetí stimulu fosforyluje sebe sama na histidinech. Vzniká N-fosfo-L-histidin, který není příliš stabilní a fosfát je z něj přesunut na druhou komponentu systému, která je tímto aktivována. Dvoukomponentový regulační systém se vyskytuje u eukaryot jen vzácně a enzymy příbuzné histidinovým kinázám v lidských mitochondriích nemají aktivitu histidinových kináz. Navzdory tomu jsou některé proteiny u lidí na histidinech fosforylovány, i když mechanismus ani význam těchto modifikací není dobře prozkoumaný.

V eukaryotickém elongačním faktoru 2 je histidin modifikován do podoby diphthamidu. Tato modifikace je složitá, vyžaduje čtyři enzymatické kroky a je známá pouze z tohoto proteinu. +more Její funkce je nejasná, ale je nezbytná pro proteosyntézu a modifikace dipthamidu (například diphtheria toxinem při záškrtu) vede ke smrti buněk.

Zdroje

Histidin je esenciální aminokyselina, člověk ji tedy musí přijímat v potravě.

Metabolismus

Degradace

Histidin je u lidí degradován v pěti krocích, po kterých vznikne alfa-ketoglutarát, který vstupuje do cyklu kyseliny citrónové. V prvním kroku enzym histidinlyáza přeměňuje histidin na amoniak a kyselinu urokanovou. +more Nedostatek tohoto enzymu se projevuje ve vzácné metabolické poruše histidinemii. Histidin má oproti alfa-ketoglutarátu jeden uhlík navíc, k odpojení uhlíku ve čtvrtém kroku je využíván kofaktor tetrahydrofolát.

Odkazy

Reference

Externí odkazy

[url=https://web. archive. +moreorg/web/20110726040606/http://www. chem. qmul. ac. uk/iubmb/enzyme/reaction/AminoAcid/His1. html]Biosyntéza histidinu (Raná fáze)[/url] * [url=https://web. archive. org/web/20101129095122/http://www. chem. qmul. ac. uk/iubmb/enzyme/reaction/AminoAcid/His2. html]Biosyntéza histidinu (Pozdní fáze)[/url] * [url=https://web. archive. org/web/20121015163903/http://www. chem. qmul. ac. uk/iubmb/enzyme/reaction/AminoAcid/His3. html]Katabolismus histidinu[/url].

Kategorie:Proteinogenní aminokyseliny