על מינה פארן מאמרים צור קשר
צמחי מרפא
חומרי המרפא (מטבוליטים משניים) בצמחים
מחלות ודרכי הטיפול בהן
נושאים כללים
גלוטטיון, אנזים המשמש להגנה כימית אצל הצמחים - גלוטטיון, אנזים המשמש להגנה כימית אצל הצמחים
>>גרסת הדפסה
גלוטטיון, אנזים המשמש להגנה כימית אצל הצמחים
 
עודכן ב: 07.03.11
 
Glutathione S-transferase, GSH הם קבוצה של אנזימים המצויים בתאים של יצורים פרוקריוטיים ואויקריוטיים. הם מצויים בריכוז גבוה ברקמות. אצל יונקים, הם מהווים בתאים של כמה איברים עד 10% מכלל החלבונים שבתא (1).
גלוטטיון מורכב משלוש חומצות אמיניות , חומצה גלוטמית, ציסטאין וגליצין, ומכיל קשר פפטידי יוצא דופן בין קבוצת האמין של הציסטאין לבין קבוצת הקרבוקסיל שעל שרשרת הצד של הגלוטמט. החיבור בין שלוש החומצות האמיניות נותן טריפפטיד, הכולל קבוצת תיול-SH אחת . היא נקראת גם קבוצת sulfhydryl.
   
 
הגלוטטיון הוזכר בפעם הראשונה בשנת 1888 על ידי De Rey Pailhae שקרא לו philothion. השם גלוטטיון ניתן לו על ידי Hopkins ב-1921.
הוא פועל בתאים כמגן בפני חמצון. הוא מעביר אלקטרון למימן פראוקסיד ומתחמצן בעצמו. האנזים המבצע פעילות זאת הוא גלוטטיון פראוקסידאז, שתלוי בפעילותו במתכת סלניום בריכוז נמוך מאד.
אחרי מסירת האלקטרון הופך הגלוטטיון לדימר GS-SG, כששתי המולקולות מחוברות ביניהן בקשר דיסולפידי. האנזים גלוטטיון רדוקטאז אחראי על חיזור הגלוטטיון המחומצן למצב מחוזר GSH, שבו הוא מצוי רוב הזמן.
תפקיד נוסף של הגלוטטיון הוא להרחיק מטבוליטים רעילים מהתאים (2).
Glutathione S-transferase מנטרל רעלנים של מרכיבים אנדוביוטיים וקסנוביוטיים, על ידי קשירת גלוטטיון בקשר קובלנטי לסובסטרט הידרופובי. נוצר על ידי כך גלוטטיון קוניוגאט (מחובר לחומר שומני) פולרי יותר (3).
 
מרכיבים אנדוביוטיים וקסנוביוטיים
מרכיבים אנדוביוטיים נוצרים על ידי הגוף, לדוגמא, נוגדנים הנוצרים כתגובה לפתוגן שחדר לגוף, אנזימים המשתחררים ממערכת החיסון. לפעמים הרמה שלהם עולה, כתוצאה ממחלה, והגוף מפעיל מנגנונים כדי להוריד את הרמה שלהם.
מרכיבים קסנוביוטיים אינם נוצרים בגוף האדם, לדוגמא, תרופות שונות, אנטיביוטיקה, או חומרים שבאים ממזון מתועש שהגוף אינו מכיר והם עלולים להזיק לו.
מקור המונח קסנוביוטיק ביוונית. Xenos הוא זר, bios משמעותו חיים. לפעמים משתמשים בביטוי קסנוביוטיים כדי לתאר זיהום, כי הוא זר לסביבה שלו ולמערכות הביולוגיות. 
הגוף משתדל להרחיק מרכיבים קסנוביוטים, בעיקר דרך הכבד. הם מופרשים בשתן, בצואה, באויר היוצא בנשיפה ובזיעה.
האנזימים של הכבד אחראים על המטבוליזם של המרכיבים הקסנוביוטיים על ידי תהליכים של אקטיבציה, באמצעות חמצון, חיזור, הידרוליזה או הידרטציה, ואז השלב של הקוניוגציה, שבו המרכיב שהתקבל מתחבר עם חומצה גלוקורונית או גלוטטיון, ואח"כ ההפרשה של המטבוליט שנוצר דרך הכליות אם הוא נמס במים, או דרך מיצי המרה אם אינו נמס במים.
קבוצת הציטוכרומים P450   הם דוגמא לאנזימים הקשורים למטבוליזם של קסנוביוטיים, ויש להם חשיבות רבה בתעשיית התרופות, כי הם מפרקים את התרופות שבני אדם משתמשים בהן.
 
דה טוקסיפיקציה בצמחים
תהליך הדה טוקסיפיקציה מתרחש בשלושה שלבים או שלוש פאזות:
פאזה 1 אקטיבציה
פאזה 2 קוניוגציה (חיבור לשומנים)
פאזה 3 סיווג לתאים ואגירה (4)
פאזה 1 כוללת ריאקציות כימיות המופעלות על ידי המערכת של ציטוכרום P-450.
פאזה 2 כוללת קישור לחומר הידרופילי אנדוגני, כגון, גלוקוז, מלונאט או גלוטטיון. מתקבלים מרכיבים חסרי רעילות, או עם רעילות קטנה יותר. מסיסים יותר במים.
פאזה 3 המולקולות שהתקבלו בפאזה 2, מובלות על ידי חלבונים היושבים בממברנה אל הוקואולה שבתא אם החומר מסיס, או אל דופן התא אם החומר אינו מסיס (4).
 
מצאו בצמחים קבוצות שונות של GST. בודדו GST מתירס, חיטה, טבק, אורנים, שעורה, סויה, אפונה, סורגום, אשוח, תפוחי אדמה ועוד מינים רבים נוספים (4,5).
GST שבצמחים משתתף בדה טוקסיפיקציה של קוטלי עשבים. הם מנטרלים את הרעלנים שבקוטלי העשבים במהירות מספיק גדולה כדי למנוע הצטברות שלהם עד לרמה שעלולה להיות טוקסית עבור הצמח (6).
קוטלי העשבים שהם בדרך כלל ליפופיליים, משתנים על ידי האנזימים והופכים לפולריים. בהמשך הם עוברים חמצון, חיזור, הידרוליזה וקוניוגציה (7). מחקרים רבים נעשו על פעילות GST נגד קוטלי עשבים, אבל רק מעט ידוע על פעילות ביולוגית נוספת של GST בצמחים.
הראו שבזרעים של חיטה שהותקפו על ידי פתוגן היתה עליה משמעותית בריכוז RNA- שליח, שהביא ליצור של חלבון הומולוגי ל-GST (8).
הראו שרמת החלבון ההומולי ל-GST עלתה כשעשו אינקובציה לחיטה עם פטריות (8).
כאשר הדביקו תפוחי אדמה עם פטריה עלתה רמת GST באופן משמעותי (9).
לצמחים יש מנגנונים שמאפשרים להם לשמור על רמה של מתכות הדרושות להם, בין מצב של חוסר קטן לבין גבול של רעילות. מתכות שאינן דרושות לצמח נשמרות ברמה של רעילות נמוכה (10). הרמה של GST עולה כשמפעילים על הצמח מתכות כבדות, אלכוהול, וכן במקרים של פציעה (4).
 
הגלוטטיון מהווה חלק מההגנה הכימית שיש לצמחים. הנושא העוסק באמצעי ההגנה הכימית של הצמח, נגד כל הכימיקלים שהוא צריך להתמודד אתם הוא חדש במחקר. האם הצמח מצליח לפרק חלק מהחומרים הכימיים שבני אדם משתמשים בהם נגד חרקים, כנימות ויצורים רבים נוספים.
 
מקורות
1.   Boyer TD. The glutathione S-transferase: an apdate. Hepatology, 1989, 9: 486-496.
2.   Liebman JF. Greenberg A. 1988, Mechanistic principles of enzyme activity, VCH Publishers, New York.
3.   Neuefeind T. Reinemer P, Blesser B. Plant glutathione s-transferase and herbicide detoxification. Biological Chemistry, 1997, 378: 199-205.
4.   Marrs KA. The functions and regulation of glutathione S-transferase in plants. Annual review of plant physiology and plant molecular biology. 1996, 47: 127-158.
5.   Ulmasov T. Ohmiya A. Hagen G. Guilfoley T. The soybean GH2/4 gene that encodes a glutathione S-transferase has a promoter that is activated by a wide range of chemical agents. Plant Physiology, 1995, 108: 919-927.
6.   Mortimer AM. Phenological adaptation in weeds- an evolutionary response to the use of herbicides? Pesticides Science, 1997, 51: 299-304.
7.   Devine MD. Duke SO. Featke C. Physiology of herbicide action. PTR Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1993.
8.   Dubler R. Hertig C. Rebmann G. et al. A pathogen-induced wheat gene encodes a protein homologous to glutathione S-transferase. Molecular plant – microbe interactions, 1991, 4: 14-18.
9.   Hahn K. and Strittmater G. Pathogen-defence gene prpl-1 from potato encodes an auxin-responsive glutathioneS-transferase. European Journal of Biochemistry, 1994, FEBS 226: 619-626.
10. Rauser WE. Phytochelatins and related peptides: structure, Biosynthesis   and Functions. Plant Physiology, 1995, 109: 1141-1149.