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l- histidina
L-Histidina fisiológica.svg
Fórmula esquelética de histidina ( forma zwiteriónica )
Histidina-de-xtal-3D-bs-17.png
Histidina-de-xtal-3D-sf.png
Nombres
Nombre IUPAC
Histidina
Otros nombres
2-Amino-3- (1 H -imidazol-4-il) propanoico
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
CHEBI
CHEMBL
ChemSpider
DrugBank
Tarjeta de información ECHA100.000.678 Edita esto en Wikidata
KEGG
UNII
  • InChI = 1S / C6H9N3O2 / c7-5 (6 (10) 11) 1-4-2-8-3-9-4 / h2-3,5H, 1,7H2, (H, 8,9) (H, 10,11) / t5- / m0 / s1 chequeY
    Clave: HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N chequeY
  • InChI = 1S / C6H9N3O2 / c7-5 (6 (10) 11) 1-4-2-8-3-9-4 / h2-3,5H, 1,7H2, (H, 8,9) (H, 10,11) / t5- / m0 / s1
    Clave: HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N
  • O = C ([C @ H] (CC1 = CNC = N1) N) O
  • Zwiterión : O = C ([C @ H] (CC1 = CNC = N1) [NH3 +]) [O-]
  • Zwiterión protonado: O = C ([C @ H] (CC1 = CNC = [NH1 +] 1) [NH3 +]) [O-]
  • O = C (O) [C @@ H] (N) Cc1c [nH] cn1
  • Zwiterión : O = C ([O -]) [C @@ H] ([NH3 +]) Cc1c [nH] cn1
  • Zwitterión protonado: O = C ([O -]) [C @@ H] ([NH3 +]) Cc1c [nH] c [nH +] 1
Propiedades
C 6 H 9 N 3 O 2
Masa molar155,157  g · mol −1
4,19 g / 100 g a 25 ° C [1]
Peligros
Ficha de datos de seguridadVer: página de datos
NFPA 704 (diamante de fuego)
1
1
0
Página de datos complementarios
Estructura y propiedades
Índice de refracción ( n ),
constante dieléctrica (ε r ), etc.

Datos termodinámicos
Comportamiento de fase
sólido-líquido-gas
Datos espectrales
UV , IR , RMN , MS
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
chequeY verificar  ( ¿qué es   ?)chequeY☒norte
Referencias de Infobox

La histidina (símbolo His o H ) [2] es un α-aminoácido que se utiliza en la biosíntesis de proteínas . Contiene un α-amino grupo (que se encuentra en la protonado -NH 3 + forma bajo condiciones biológicas ), un ácido carboxílico grupo (que se encuentra en la -COO desprotonada - forma en condiciones biológicas), y un imidazol de la cadena lateral (que es parcialmente protonado), clasificándolo como un aminoácido cargado positivamente a pH fisiológico . Inicialmente pensado como esencialSolo para los bebés, ahora se ha demostrado en estudios a más largo plazo que también es esencial para los adultos. [3] Está codificado por los codones CAU y CAC.

La histidina fue aislada por primera vez por el médico alemán Albrecht Kossel y Sven Gustaf Hedin en 1896. [4] También es un precursor de la histamina , un agente inflamatorio vital en las respuestas inmunitarias. El radical acilo es histidilo .

Propiedades de la cadena lateral de imidazol [ editar ]

El ácido conjugado (forma protonada) de la cadena lateral del imidazol en la histidina tiene un p K a de aproximadamente 6,0. Por lo tanto, por debajo de un pH de 6, el anillo de imidazol está en su mayor parte protonado (como se describe en la ecuación de Henderson-Hasselbalch ). El anillo de imidazolio resultante tiene dos enlaces NH y tiene una carga positiva. La carga positiva se distribuye por igual entre ambos nitrógenos y se puede representar con dos estructuras de resonancia igualmente importantes . Por encima de pH 6, se pierde uno de los dos protones. El protón restante del anillo de imidazol puede residir en el nitrógeno, dando lugar a lo que se conoce como tautómeros N1-H o N3-H.. El tautómero N3-H, que se muestra en la figura anterior, está protonado en el nitrógeno n. ° 3, más lejos del esqueleto de aminoácidos que lleva los grupos amino y carboxilo, mientras que el tautómero N1-H está protonado en el nitrógeno más cercano al esqueleto. El anillo imidazol / imidazolio de la histidina es aromático en todos los valores de pH. [5]

Las propiedades ácido-base de la cadena lateral del imidazol son relevantes para el mecanismo catalítico de muchas enzimas . [6] En las tríadas catalíticas , el nitrógeno básico de la histidina extrae un protón de la serina , treonina o cisteína para activarlo como nucleófilo . En un transbordador de protones de histidina , la histidina se usa para transportar rápidamente protones. Puede hacer esto abstrayendo un protón con su nitrógeno básico para hacer un intermedio cargado positivamente y luego usar otra molécula, un tampón, para extraer el protón de su nitrógeno ácido. En anhidrasas carbónicas, se utiliza una lanzadera de protones de histidina para alejar rápidamente los protones de una molécula de agua unida a zinc para regenerar rápidamente la forma activa de la enzima. En las hélices E y F de la hemoglobina , la histidina influye en la unión del dioxígeno y del monóxido de carbono . Esta interacción mejora la afinidad del Fe (II) por el O2 pero desestabiliza la unión del CO, que se une solo 200 veces más fuerte en la hemoglobina, en comparación con 20.000 veces más fuerte en el hemo libre .

La tautomería y las propiedades ácido-base de la cadena lateral del imidazol se han caracterizado por espectroscopía de 15 N NMR. Los dos cambios químicos de 15 N son similares (alrededor de 200 ppm, en relación con el ácido nítrico en la escala sigma, en la que un mayor blindaje corresponde a un mayor desplazamiento químico ). Las mediciones espectrales de RMN muestran que el desplazamiento químico de N1-H desciende ligeramente, mientras que el desplazamiento químico de N3-H desciende considerablemente (aproximadamente 190 frente a 145 ppm). Este cambio indica que se prefiere el tautómero N1-H, posiblemente debido al enlace de hidrógeno con el amonio vecino . El blindaje en N3 se reduce sustancialmente debido a la paramagnética de segundo orden.efecto, que implica una interacción permitida por la simetría entre el par de nitrógeno solitario y los estados excitados π * del anillo aromático . A pH> 9, los cambios químicos de N1 y N3 son aproximadamente de 185 y 170 ppm. [7]

Ligando [ editar ]

El grupo hemo unido a histidina de la succinato deshidrogenasa , un portador de electrones en la cadena de transferencia de electrones mitocondrial . La gran esfera semitransparente indica la ubicación del ion de hierro . Desde PDB : 1YQ3 .
En el sitio tricopper que se encuentra en muchas lacasas, observe que cada centro de cobre está unido a las cadenas laterales de imidazol de la histidina (código de color: el cobre es marrón, el nitrógeno es azul).

La histidina forma complejos con muchos iones metálicos. La cadena lateral de imidazol del residuo de histidina suele servir como ligando en las metaloproteínas . Un ejemplo es la base axial unida al Fe en la mioglobina y la hemoglobina. Las etiquetas de poli-histidina (de seis o más residuos H consecutivos) se utilizan para la purificación de proteínas mediante la unión a columnas con níquel o cobalto, con afinidad micromolar. [8] Se ha demostrado que los péptidos de polihistidina naturales, que se encuentran en el veneno de la víbora Atheris squamigera, se unen a Zn (2+), Ni (2+) y Cu (2+) y afectan la función de las metaloproteasas del veneno. [9] Además, las regiones de baja complejidad ricas en histidinase encuentran en las proteínas de unión a metales y especialmente en las proteínas de unión de níquel-cobalto. [10]

Metabolismo [ editar ]

Biosíntesis [ editar ]

Vía de biosíntesis de histidina Ocho enzimas diferentes pueden catalizar diez reacciones. En esta imagen, His4 cataliza cuatro reacciones diferentes en la vía.

La l- histidina, es un aminoácido esencial que no se sintetiza de novo en humanos. [11] Los seres humanos y otros animales deben ingerir histidina o proteínas que contienen histidina. La biosíntesis de histidina se ha estudiado ampliamente en procariotas como E. coli . La síntesis de histidina en E. coli involucra ocho productos génicos (His1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 8) y ocurre en diez pasos. Esto es posible porque un solo producto génico tiene la capacidad de catalizar más de una reacción. Por ejemplo, como se muestra en la ruta, His4 cataliza 4 pasos diferentes en la ruta. [12]

La histidina se sintetiza a partir de pirofosfato de fosforribosilo (PRPP), que se obtiene a partir de ribosa-5-fosfato mediante la ribosa-fosfato difosfocinasa en la vía de las pentosas fosfato . La primera reacción de la biosíntesis de histidina es la condensación de PRPP y trifosfato de adenosina (ATP) por la enzima ATP-fosforribosil transferasa . La ATP-fosforribosil transferasa está indicada por His1 en la imagen. [12]El producto del gen His4 luego hidroliza el producto de la condensación, fosforribosil-ATP, produciendo fosforribosil-AMP (PRAMP), que es un paso irreversible. His4 luego cataliza la formación de fosforribosilformimino AICAR-fosfato, que luego se convierte en fosforibulosilformimino-AICAR-P por el producto del gen His6. [13] His7 divide el fosforibulosilformimino-AICAR-P para formar d -eritro-imidazol-glicerol-fosfato. Después, His3 forma imidazol acetol-fosfato liberando agua. His5 luego produce l -histidinol-fosfato, que luego es hidrolizado por His2 y produce histidinol . His4 cataliza la oxidación de l -histidinol para formar l-histidinal, un amino aldehído. En el último paso, l -histidinal se convierte en l -histidina. [13] [14]

Al igual que los animales y los microorganismos, las plantas necesitan histidina para su crecimiento y desarrollo. [6] Los microorganismos y las plantas son similares en que pueden sintetizar histidina. [15] Ambos sintetizan histidina a partir del intermedio bioquímico fosforribosil pirofosfato. En general, la biosíntesis de histidina es muy similar en plantas y microorganismos. [dieciséis]

Regulación de la biosíntesis [ editar ]

Esta vía requiere energía para ocurrir, por lo tanto, la presencia de ATP activa la primera enzima de la vía, ATP-fosforribosil transferasa (mostrada como His1 en la imagen de la derecha). La ATP-fosforribosil transferasa es la enzima determinante de la velocidad, que se regula mediante inhibición por retroalimentación, lo que significa que se inhibe en presencia del producto, histidina. [17]

Degradación [ editar ]

La histidina es uno de los aminoácidos que se puede convertir en intermedios del ciclo del ácido tricarboxílico (TCA). [18] La histidina, junto con otros aminoácidos como la prolina y la arginina, participa en la desaminación, un proceso en el que se elimina su grupo amino. En los procariotas , la histidina primero se convierte en urocanato por la histidasa. Luego, la urocanasa convierte el urocanato en 4-imidazolona-5-propionato. La imidazolonapropionasa cataliza la reacción para formar formiminoglutamato (FIGLU) a partir de 4-imidazolona-5-propionato. [19] El grupo formimino se transfiere a tetrahidrofolato y los cinco carbonos restantes forman glutamato. [18]En general, estas reacciones dan como resultado la formación de glutamato y amoníaco. [20] El glutamato puede desaminarse mediante glutamato deshidrogenasa o transaminarse para formar α-cetoglutarato. [18]

Conversión a otras aminas biológicamente activas [ editar ]

  • El aminoácido histidina es un precursor de la histamina , una amina producida en el cuerpo necesaria para la inflamación. [21]
  • La enzima histidina amoniaco-liasa convierte la histidina en amoniaco y ácido urocánico . Una deficiencia de esta enzima está presente en el raro trastorno metabólico histidinemia , lo que produce aciduria urocánica como hallazgo diagnóstico clave.
  • La histidina se puede convertir en 3-metilhistidina , que sirve como biomarcador del daño del músculo esquelético, mediante ciertas enzimas metiltransferasas . [22]
  • La histidina también es un precursor de la biosíntesis de carnosina , que es un dipéptido que se encuentra en el músculo esquelético. [23]
  • En actinobacterias y hongos filamentosos, como Neurospora crassa , la histidina se puede convertir en el antioxidante ergotioneína . [24]
Conversión de histidina en histamina por histidina descarboxilasa

Requisitos [ editar ]

La Junta de Alimentos y Nutrición (FNB) del Instituto de Medicina de EE. UU. Estableció las cantidades dietéticas recomendadas (RDA) de aminoácidos esenciales en 2002. Para la histidina, para adultos de 19 años o más, 14 mg / kg de peso corporal / día. [25]

Ver también [ editar ]

  • Carnosinemia
  • Beta-Alanina
  • Diftamida
  • Reacción de Pauly

Referencias [ editar ]

  1. ^ http://prowl.rockefeller.edu/aainfo/solub.htm [ se necesita una cita completa ]
  2. ^ "Nomenclatura y simbolismo de aminoácidos y péptidos" . Comisión Conjunta IUPAC-IUB sobre Nomenclatura Bioquímica. 1983. Archivado desde el original el 9 de octubre de 2008 . Consultado el 5 de marzo de 2018 .
  3. ^ Kopple, JD; Swendseid, ME (1975). "Evidencia de que la histidina es un aminoácido esencial en el hombre normal y con urémica crónica" . Revista de investigación clínica . 55 (5): 881–91. doi : 10.1172 / JCI108016 . PMC 301830 . PMID 1123426 .  
  4. ^ Vickery, Hubert Bradford; Leavenworth, Charles S. (1 de agosto de 1928). "Sobre la separación de histidina y arginina" (PDF) . Revista de Química Biológica . 78 (3): 627–635. doi : 10.1016 / S0021-9258 (18) 83967-9 . ISSN 0021-9258 .  
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  6. ↑ a b Ingle, Robert A. (2011). "Biosíntesis de histidina" . El libro de Arabidopsis . 9 : e0141. doi : 10.1199 / tab.0141 . PMC 3266711 . PMID 22303266 .  
  7. ^ Roberts, John D. (2000). ABC de FT-NMR . Sausalito, CA: University Science Books. págs. 258–9. ISBN 978-1-891389-18-4.
  8. ^ Bornhorst, JA; Falke, JJ (2000). "Purificación de proteínas mediante etiquetas de afinidad de polihistidina" . Métodos en enzimología . 326 : 245-254. doi : 10.1016 / s0076-6879 (00) 26058-8 . ISSN 0076-6879 . PMC 2909483 . PMID 11036646 .   
  9. ^ Watly, Joanna; Simonovsky, Eyal; Barbosa, Nuno; Spodzieja, Marta; Wieczorek, Robert; Rodziewicz-Motowidlo, Sylwia; Miller, Yifat; Kozlowski, Henryk (17 de agosto de 2015). "Fragmento de péptido de etiqueta poli-his de víbora africana se une eficazmente a los iones metálicos y se dobla en una estructura α-helicoidal" . Química inorgánica . 54 (16): 7692–7702. doi : 10.1021 / acs.inorgchem.5b01029 . ISSN 1520-510X . PMID 26214303 .  
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Enlaces externos [ editar ]

  • Espectro de histidina MS