XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Введение. В организме человека проходит огромное количество биохимических превращений, в результате которых из реагентов образуются новые вещества. Но при этом огромное количество веществ поступает к нам с пищей. Одним из таких веществ является цистеин. Цистеин является серосодержащей аминокислотой, которая считается частично, или условно заменимой. То есть ее можно получать не только из пищи или принимать как добавку: синтез происходит в организме, но для него нужны и заменимая аминокислота серин, и незаменимая – метионин. Причем такое превращение происходит только при условии достаточного уровня витаминов группы В и некоторых ферментов. Уникальность цистеина состоит в том, что из около 20 видов протеиногенных аминокислот только эта содержит тиоловую группу (-HS), которая может подвергаться реакциям окисления и восстановления. В результате окисления образуется еще одна аминокислота – цистин, также участвующий в процессах метаболизма, образовании пептидов и белков.

Цель. Изучить список литературных источников, описывающих механизм биохимических превращений цистеина, а также роль и значимость этого соединения для нормальной жизнедеятельности человеческого организма.

Материалы и методы. Для изучения биохимии цистеина и его биохимической значимости для человека нами был проработан список российских и зарубежных источников.

Результаты анализа данных литературы.

Роль цистеина в организме:

• Производство таурина. Таурин незаменим для корректной работы центральной нервной системы, способствует нормализации артериального давления, поддерживает здоровье сердца и сосудов, участвует в обмене веществ и регулирует сокращение мышц.

• Синтез глутатиона. За счет антиоксидантных свойств он защищает нервные клетки от повреждения, поддерживает производство Т-клеток (лимфоцитов) и работу иммунной системы. Дефицит глутатиона признан одним из определяющих факторов преждевременного старения и повышенной утомляемости. Спортсменам глутатион помогает адаптироваться к интенсивным тренировкам.

• Построение белков. Это общая функция всех аминокислот, но именно цистеин входит в состав α-кератинов – основных белков кожи, ногтей и волос.

• Повышение уровня энергии. Цистеин – один из компонентов инсулина, а при необходимости способен превращаться в глюкозу и служить организму дополнительным источником энергии.

• Восстановление слизистой ЖКТ. Это свойство особенно важно при приеме некоторых лекарственных средств (например, аспирина), способных повреждать клетки слизистой.

• Антиоксидантное действие. Способность нейтрализовать свободные радикалы усиливается при одновременном приеме с витамином С и селеном.

• Детоксикация организма При отравлении токсическими веществами. Цистеин также способен связывать тяжелые металлы: ртуть, свинец, кадмий [1].

Синтез цистеина в организме:

Для синтеза цистеина необходимы две аминокислоты:

• заменимая — серин, источник углеродного скелета,

• незаменимая — метионин, донор атома серы.

Цистеин образуется из гомоцистеина, а катализатором реакций превращения служит пиридоксальфосфат — форма витамина В₆. Но если в организме недостаточно этого витамина, В₉ (фолиевой кислоты) и В₁₂ (цианокобаламина), то происходит сбой, и в результате образуется гомоцистин. Если это соединение накапливается в организме, то вызывает такие негативные последствия, как катаракта и остеопороз.

Синтез цистеина снижен у людей с заболеваниями печени, нарушениями обмена веществ, синдроме мальабсорбции, у новорожденных младенцев и пожилых людей. В таких случаях поддерживать нужный уровень аминокислоты помогает коррекция рациона и прием биологически активных добавок к пище [2].

Польза цистеина для здоровья:

Регулярное поступление в организм L-цистеина помогает снизить содержание активных форм кислорода в семенной жидкости. Благодаря такому эффекту увеличивается как объем семенной жидкости, так и активность сперматозоидов. За счет своих антиоксидантных свойств L-цистеин повышает эффективность противовоспалительных препаратов, в том числе в половых органах мужчин, поэтому его рекомендуют принимать в комплексной терапии для лечения некоторых форм бесплодия.

Для женщин особенно привлекательно положительное влияние L-цистеина на кожу, волосы и ногти. Вещество участвует в синтезе коллагена и кератина, поэтому обеспечивает эластичность кожи, улучшает ее текстуру и поддерживает четкость овала лица, ускоряет заживление ран и ожогов, а еще повышает прочность ногтей и волос [3].

Вывод

Анализ литературных источников показал, что цистеин обладает способностью выступать как прямой и непрямой антиоксидант. Прямой антиоксидантный эффект аминокислоты характеризуется непосредственной нейтрализацией активных форм кислорода (АФК). Тиольные группы остатка цистеина вступают в реакции с электрофильными группами АФК и таким образом нейтрализуют их негативное воздействие. Также дисульфидные цистиновые мостики, образуемые цистеиновыми остатками в ходе посттрансляционной модификации белков, играют крайне важную роль в формировании и поддержании третичной структуры белков и пептидов и, соответственно, их биологической активности.

При этом для поддержания здоровья человеку в сутки необходимо от 1,4 до 2,8 гр. цистеина, включая как синтезированную внутри организма, так и полученную из продуктов питания и добавок.

Список используемых литературных источников

1. Turell L, Zeida A, Trujillo M. Mechanisms and consequences of protein cysteine oxidation: the role of the initial short-lived intermediates. Essays Biochem. 2020 Feb 17;64(1):55-66. doi: 10.1042/EBC20190053. PMID: 31919496.

2. Giron P, Dayon L, Sanchez JC. Cysteine tagging for MS-based proteomics. Mass Spectrom Rev. 2011 May-Jun;30(3):366-95. doi: 10.1002/mas.20285. Epub 2010 Nov 2. PMID: 21500242.

3. Maurais AJ, Weerapana E. Reactive-cysteine profiling for drug discovery. Curr Opin Chem Biol. 2019 Jun;50:29-36. doi: 10.1016/j.cbpa.2019.02.010. Epub 2019 Mar 18. PMID: 30897495; PMCID: PMC6584045.