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Antioxidatives Schutzsystem

Glutathion

Glutathion ist ein kleines Tripeptid aus den Aminosäuren Glutamat, Cystein und Glycin (Glu-Cys-Gly). Es kommt in fast allen Körperzellen in einer Konzentration von ca. 0,5-10 mmol/L vor. Es wirkt wie eine Art Redox-Puffer, das heißt, dieses kleine Peptid kann oxidiert und reduziert werden. Seine Funktion besteht u.a. darin, die Cystein-Reste von Proteinen im reduzierten Zustand zu halten. Zudem verhindert Glutathion die Oxidation des Eisen-Cofaktors im Hämoglobin. Das ist besonders für die Struktur der roten Blutkörperchen (Erythrocyten) äußerst wichtig.

Auch bei der Entgiftung reaktiver Sauerstoff-Spezies spielt Glutathion eine wichtige Rolle. Die für die Funktion des Glutathions als Radikalfänger wichtigste Gruppe ist die freie SH-Gruppe des Cysteins. In der oxidierten Form des Glutathions (GSSG oder Glutathion-disulfid) sind zwei dieser Tripeptide über eine Disulfid-Brücke verbunden. Die nachfolgende Reduktion des Glutathion-disulfids durch die Glutathion-disulfid-Reduktase stellt dann den reduzierten Ausgangszustand wieder her.

Abb.1
Redoxreaktion von Glutathion und Glutathion-disulfid

Innerhalb des antioxidativen Schutzsystems ist Glutathion ein wichtiges Kettenglied. Es übernimmt das Radikal vom Vitamin C und übergibt es anschließend an die Glutathion-disulfid-Reduktase. Der erste Schritt recycelt das Vitamin C, der zweite das Glutathion selbst. Das in der Glutathion-disulfid-Reduktase aktive Flavin-Adenin-Dinucleotid (FAD) wird durch Übertragung des Radikals auf das Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid-Phosphat (NADP) recycelt.

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Abb.2
Vereinfachter schematischer Radikaltransfer im Cytosol
© Wiley-VCH

Der gesammte Reaktionsverlauf (Abb. 2) mit ausgeglichener Elektronenbilanz ist etwas komplizierter:

1) Zwei Ascorbat-Radikale reagieren in einer Disproportionierungsreaktion zu Ascorbat und Dehydroascorbat:

2Ascorbat-•+ H+ Ascorbat+ Dehydroascorbat

2) Das freies Glutathion-Radikal ist lediglich formalistisch, es "stabilisiert" sich über eine Dimerisierung zum Glutathion-disulfid (GSSG).

3) Für die Reduktion des GSSG bekommen die 2 GSH ihre Wasserstoff-Atome vom FADH2/FAD-System, der prosthetischen Gruppe der Glutathion-disulfid-Reduktase:

GSSG+ FADH2 2GSH+ FAD

4) Die Regeneration des FAD zum FADH2 erfolgt über das NADPH+H+/NADP+-System:

FAD+ NADPH+ H+ FADH2+ NADP+

Eliminiert man das FADH2/FAD-System und aus der Gleichung, erhält man:

GSSG+ NADPH+ H+ 2GSH+ NADP+

Verwendung

In der Backindustrie wird Glutathion verwendet, um die Konsistenz von Weizenmehlteigen zu verändern. Je höher die Konzentration an reduziertem Glutathion, desto klebriger ist der Teig durch den Thiol-Disulfid-Austausch mit Kleberproteinen.

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