23. Биохимия глицина, как тормозногонейромедиатора. Глициновые рецепторы. Транспортные системы для глицина и других аминокислот.

Глицин — аминоуксусная кислота, полярная, заменимая АК, входит в состав большинства белков; в молекуле отсутствует асимметричный атом углерода (оптически неактивна). Является тормозным медиатором.

CH₂(NH₂)COOH

Расположение: в большом количестве содержится в клетках головного и спинного мозга.

Функции

• является исходным веществом для синтеза других АК;

• донор аминогруппы при синтезе гемоглобина;

• производные глицина участвуют в образовании коллагена и соединительной ткани, глюкагона, глутатиона, креатина, лецитина.

• из данной аминокислоты в живых клетках синтезируются пуриновые основания и порфирины.

• является важным участником выработки гормонов, ответственных за усиление иммунной системы

Биосинтез

Может синтезироваться из холина (витамина группы В), а также из треонина и серина. Основным источником глицина в организме служит заменимая аминокислота серин. Реакция превращения серина в глицин легко обратима. В реакции взаимопревращения глицина и серина участвует тетрагидрофолиевая кислота; эту реакцию катализирует пиридоксалевый фермент серин-оксиметилтрансфераза:

Также возможны взаимопревращения треонина и глицина в треонинальдолазной реакции:

Катаболизм

Основной путь - распад глицина на СО₂, NH₃ и N₅,N₁₀-метилентетрагидрофолиевую кислоту по уравнению:

Механизм этой реакции включает участие митохондриальной глицинрасщепляющей ферментной системы, состоящей из 4 белков: Р-белка, содержащего пиридоксальфосфат (глициндекарбоксилаза); Н-белка, содержащего липоевую кислоту; Т-белка, требующего присутствия ТГФК, и L-белка, названного липамиддегидрогеназой:

Биологический смысл данного пути катаболизма глицина состоит в образовании активного одноуглеродного фрагмента (N5, N10—СН2—ТГФК), используемого в уникальных реакциях синтеза метионина, пуриновых нуклеотидов, тимидиловой кислоты и др.

Глициновый рецептор

Белок-рецептор с четвертичной структурой.

Все рецепторы данной группы — это ионные каналы, состоящие обычно из 5 субъединиц двух типов, α и β. Каждая субъединица ГлиР состоит из большого глобулярного внеклеточного — находящегося в синаптической щели — домена (ВКД), являющегося N-концом белка, 4 трансмембранных частей, внутриклеточной петли и короткого внеклеточного С-конца. В соединении с глицином играют роль и α-, и β-субъединицы, причем участки на их (-)-концах связываются с карбоксигруппой глицина (СОО^-), а на (+)-концах — с аминогруппой (NH₃⁺).

При связывании с лигандом сквозь канал начинают проходить ионы, в зависимости от типа рецептора и градиента мембраны, тем самым, изменяя мембранный потенциал. После связывания с глицином ГлиР повышает уровень ионов Cl^- в клетке-мишени, тем самым гиперполяризуя мембрану. Связыванию глицина с ГлиР препятствует стрихнин, вызывающий судороги алкалоид. Уровень глицина в нервной ткани, а, следовательно, и распространенность ГлиР, выше всего в продолговатом мозге, варолиевом мосту и спинном мозге.

Транспортные системы для глицина и других аминокислоь

Транспорт аминокислот через мембраны клеток осуществляется при помощи двух механизмов: вторичный активный транспорт и глутатионовая транспортная система.

1)Вторичный активный транспорт

Перенос аминокислот с использованием градиента концентрации натрия между внутренней и наружной сторонами клеточной мембраны.

Вторичный активный транспорт основан на наличии низкой концентрации ионов натрия внутри клеток, создаваемой мембранным ферментом Na⁺,K⁺-АТФазой. Специфический белок-транспортер связывает на апикальной поверхности энтероцитов аминокислоту и ион натрия. В отсутствии натрия аминокислота не в состоянии связаться с белком-переносчиком.

Затем, изменив свое положение в мембране, белок отдает ион натрия в цитозоль по градиенту концентрации. Сразу после этого аминокислота теряет связь с белком и остается в цитоплазме.

В настоящее время выделяют 5 транспортных систем:

• для крупных нейтральных, в том числе алифатических и ароматических аминокислот,

• для малых нейтральных – аланина, серина, треонина,

• для основных аминокислот – аргинина и лизина,

• для кислых аминокислот – аспартата и глутамата,

• для малых аминокислот – глицина, пролина и оксипролина.