La histidina (símbolo His o H ) [2] es un α-aminoácido que se utiliza en la biosíntesis de proteínas . Contiene un grupo α-amino (que se encuentra en la forma protonada –NH 3 + en condiciones biológicas ), un grupo de ácido carboxílico (que está en la forma desprotonada –COO– en condiciones biológicas) y una cadena lateral de imidazol (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 es esencial también 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 .
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 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 un transbordador 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 aumenta 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]