Tetrahydrofolát, kyselina listová
Folátové koenzymy
Pteridiny a kyselina listová
V přirozených zdrojích se nachází přinejmenším 3 chemicky příbuzné látky s biologickou účinností. Všechny lze označit jako pteroylglutamáty, které se liší pouze počtem molekul kyseliny glutámové vázané na komplex pteridinu s kyselinou para-aminobenzoovou. Kyselina listová (folacin, kyselina pteroylglutámová, PGA) je důležitým faktorem proti makrocytární anémii.
Kyselina listová je ovšem jen jednou z forem látek odvozených od pteridinu. Pteridiny jsou hojně rozšířené a plní celou řadu fyziologických a biochemických funkcí. Vyskytují se v očích, kde fungují jako optické filtry nebo jsou součástí receptorů pro světlo. V hmyzí říši je jejich koncentrace tak vysoká, že byl dokonce vysloven předpoklad, že by pteridinové deriváty mohly plnit jakousi úlohu "suché" odpadní formy dusíku.
Mnoho pteridinů je odvozeno od 2-amino-4-oxypteridinu, a pro celou skupinu těchto látek se vžilo triviální označení pteriny.
Historie objevování
Prvním, kdo se systematicky začal zabývat pteridiny, byl sir Frederick Hopkins, který již v roce 1891 zmínil 2 pigmenty z křídel motýlů. Teprve po dalších 50 letech byla stanovena jejich struktura - žlutého xanthopterinu a bílého leukopterinu. Později byl z mouchy Drosophila izolován sepiapterin, který je zajímavý tím, že má částečně redukovaný kruh v pozicích 7 a 8. Redukcí karbonylu a následnou oxidací se ze sepiapterinu získá biopterin, který je hojně rozšířen a byl také prvním, který se podařilo vyizolovat z moči. Nachází se v játrech (i v jiných tkáních) a předpokládá se, že v redukovaném stavu vystupuje v roli koenzymu při hydroxylaci, při některých oxidačních reakcích a při fotosyntéze. Ze včel byl izolován neopterin, který je prakticky shodný s biopterinem, má však v bočním řetězci D-erythro konfiguraci.
Přibližně v roce 1926 se začaly provádět první testy s extraktem z jater při léčení makrocytární anémie. Ta se projevuje zvětšením erytrocytů, na druhou stranu jejich počet v krvi klesá. Brzy se zjistilo, že tento extrakt obsahuje nějaké látky, které vedou k vyléčení. Později se ukázalo, že podobný efekt má i extrakt z droždí. Průkopníky v léčení makrocytární anémie pomocí extraktu z jater byli Georg Whipple, Georg Minot a William Murphy. Významné práce týkající se léčby anémie pomocí kyseliny listové provedl Robert Eakin až v poválečných letech.
V roce 1938 bylo zjištěno, že pro růst kuřat bylo potřeba do krmné dávky přidat zatím neidentifikovaný faktor, který však byl obsažen v již zmíněném extraktu z droždí, ale také v zelených listech některých rostlin. Zejména špenát se ukázal velice dobrým zdrojem tohoto růstového faktoru. V následujících letech se zjistilo, že stejný faktor je rozhodující i pro některé mikroorganismy. Později byla tato látka vyizolována právě ze špenátu a určena její struktura. Velký podíl na objevení kyseliny listové měli Karl Folkers a Roger Williams. Mechanismem působení kyseliny listové se zabývala celá řada badatelů, za připomenutí stojí William Shive, Esmond Snell nebo již zmíněný Karl Folkers.
Kyselina listová byla původně izolována jako vitamín několika různými pracovními skupinami, a proto nelze objektivně k objevu přiřadit jedno jméno nebo jednu pracovní skupinu. To zpočátku vedlo k zavádění celé řady označení (Bc vitamín, fermentační faktor, vitamín M, faktor R, faktor U, SLR faktor, citrovorum faktor - CF apod.). Teprve po určení její struktury se postupně ujednotilo označování jako kyselina listová (nebo také kyselina folová).
Struktura kyseliny listové
Kyselina listová a od ní odvozené foláty se skládají z pteridinu s připojenými molekulami kyseliny para-aminobenzoové (PABA) a kyseliny glutámové (proto označení pteroylglutámová kyselina). Většinou se kyselina listová znázorňuje jako monoglutamát, v játrech se však vyskytuje převážně jako pentaglutamátový konjugát, v rostlinách se vyskytuje jako heptaglutamátový konjugát. Glutamátové zbytky jsou navzájem vázány amidovou vazbou, která se vytváří vždy na γ-karboxylu a ne na α-karboxylu. Původně vyizolovaný fermentační faktor je triglutamátem. V kvasnicích byl identifikován heptaglutamát, identický s rostlinným. Polyglutamáty ve formě redukovaného tetrahydrofolátu působí jako funkční koenzymy pravděpodobně pouze v tkáních. Protože dochází při vstřebávání z potravy k jejich štěpení až na monoglutamylfolát, dochází k připojování dalších molekul kyseliny glutámové opětovně až ve tkáních. Je možné, že glutamátový oligopeptid může fungovat jako dlouhé rameno podobně, jako je tomu u kyseliny lipoové. Dnes je přijímán názor, že biologicky aktivní jsou formy obsahující od jednoho do maximálně sedmi zbytků kyseliny glutámové. Nutno ovšem podotknout, že ne u všech těchto forem je plně objasněna jejich biologická úloha.
Při redukci vzniká nové chirální centrum na atomu C-6. Enzymaticky aktivní forma FH4 vykazuje odlišnou optickou otáčivost při 589 nm a této skutečnosti lze využít při stanovení.
Redukovaná forma (tetrahydrolistová kyselina) s formylovou skupinou navázanou v poloze 5 je označována jako leukovorin (folinová kyselina) a ve starší literatuře se označoval také jako syntetický faktor - SF. Má jeden kruh hydrogenovaný. Jedná se o růstový faktor pro Leuconostoc citrovorum. Formylová skupina v poloze 5 však nemá příliš velkou schopnost přenosu. V organismu však existuje specifická izomeráza, která je schopná přeměňovat 5-formyl FH4 na 10-formyl FH4. Meziproduktem je kruhový systém, kdy je atom uhlíku formylové skupiny vázán mezi dusíky v poloze 5 a 10. Pro tuto izomeraci je potřeba dodat energii ve formě makroergické vazby (poskytuje ji ATP, při reakci je nutná přítomnost Mg2+). Následuje hydrolýza a uvolnění 10-formyl FH4.
Ze Streptococcus lactis byla izolována látka která je analogem kyseliny pteroové, váže však v poloze 10 formylovou skupinu.
Mechanismus působení
Aktivní formou kyseliny listové je tetrahydrofolát (H4-folát, FH4). Deriváty kyseliny listové jsou v trávicím traktu štěpeny specifickými enzymy na monoglutamylfolát. Po vstřebání do buněk střevního epithelu dochází z větší části k jeho redukci na tetrahydrofolát, enzym katalyzující tuto reakci je dihydrofolátreduktáza využívající jako koenzym NADPH. V prvním kroku dochází k redukci na 7,8-dihydrofolát a tato reakce je relativně pomalá. Stejný enzym následně velice rychle dokončuje další redukční krok, kdy vzniká tetrahydrofolát. Reakce opět probíhá za účasti NADPH. Ovlivňování aktivity tohoto enzymu je jednou z metod v léčbě určitých forem rakoviny. Folátové koenzymy jsou totiž nezbytné pro biosyntézu purinů a thiaminu a u rychle rostoucích buněk nádoru byla prokázána výrazně zvýšená aktivita dihydrofolátreduktázy. Proto se při léčbě rakoviny uplatňují látky, které vykazují inhibiční efekt ve vztahu k aktivitě tohoto enzymu.
Kyselina listová je koenzym pro přenos hydroxymethylových (aktivovaný formaldehyd) a formylových (aktivovaná kyselina mravenčí) skupin. Aktivní formaldehyd se váže nejprve na dusík v poloze 10 jako hydroxymethylová skupina, která snadno vytvoří můstek s dusíkem v poloze 5 za vzniku kruhového systému. Důležitým donorem hydroxymethylové skupiny je aminokyselina serin. Tento ve zpětné reakci může předat β-uhlíkovou skupinu tetrahydrolistové kyselině. Při následné dehydrogenaci za účasti NADP může aktivovaný formaldehyd poskytnout aktivovanou kyselinu mravenčí.
Je třeba říct, že se při reakci neuvolňuje kyselina mravenčí, ale při metabolismu vzniká jednouhlíkatá skupina, která je navázána na kyselinu tetrahydrolistovou a ve spřažené reakci je ihned přenášena na vhodný akceptor. Donorem aktivované kyseliny mravenčí jsou aminokyseliny histidin a tryptofan a tato reakce se využívá například při syntéze purinů.
Související články
Odkazy
Při zpracovávání textů a grafické stránky článků byly využity podklady z odborné literatury a internetu. Převzaté obrázky byly graficky upraveny pro potřeby tohoto webu. Kreslené obrázky podléhají autorským právům. Seznam použité literatury naleznete zde.