HISTIDIN: CIRI, STRUKTUR, FUNGSI, MAKANAN - BIOLOGI - 2025

The histidin (Nya, H) adalah asam amino yang digunakan untuk sintesis protein. Ini adalah molekul hidrofilik, jadi umumnya berorientasi ke luar struktur protein ketika berada dalam media cair.

Ini dianggap sebagai asam amino esensial untuk anak-anak yang sedang tumbuh karena mereka tidak memproduksinya. Pada orang dewasa terdapat produksi histidin kecil, tetapi tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan harian, itulah sebabnya ia dianggap sebagai asam amino semi esensial.

Struktur kimia dari asam amino Histidine (Sumber: Borb, via Wikimedia Commons)

Untuk hewan dan manusia, histidin adalah asam amino esensial atau setidaknya semi esensial, namun, tumbuhan, jamur, dan mikroorganisme secara efisien menghasilkan histidin yang mereka butuhkan dan merupakan bagian dari sumber makanan histidin, selain protein. hewan.

Histidin melakukan fungsi fisiologis yang sangat penting pada manusia, seperti: menjadi bagian dari pusat aktif banyak enzim, berpartisipasi dalam pertumbuhan, sistem kekebalan, dan pembentukan mielin di serabut saraf, antara lain.

Biosintesis histidin adalah proses kompleks yang berlangsung terutama di hati dan membutuhkan 9 hingga 11 langkah enzimatik. Degradasi terjadi di hati dan kulit dan melalui pembentukan glutamat, kemudian mengikuti rute yang berbeda.

Banyak makanan kaya histidin, seperti protein hewani seperti daging dan produk susu, serta protein nabati. Ini menyediakan sebagian besar kebutuhan histidin harian yang dibutuhkan tubuh kita untuk berfungsi dengan baik.

Kekurangan atau kelebihan histidin yang disebabkan oleh masalah metabolisme atau transportasi herediter, atau kegagalan diet dalam asupan, terkait dengan beberapa masalah penting yang memengaruhi kesehatan baik pada anak-anak maupun orang dewasa. Asupan histidin yang cukup memungkinkan Anda mempertahankan hidup sehat dan sehat dalam banyak kasus.

karakteristik

Ciri mencolok dari histidin adalah ia dapat diubah menjadi histamin, zat yang secara aktif terlibat dalam banyak reaksi alergi dan inflamasi.

Pada ikan yang terpapar lingkungan tanpa pendinginan yang cukup, bakteri dapat mengubah histidin menjadi histamin dan itulah sebabnya, saat tertelan, menyebabkan keracunan makanan.

Karakteristik lain dari asam amino ini adalah bahwa ia adalah salah satu dari sedikit, di antara 22 asam amino yang ada, yang terionisasi dalam kisaran pH fisiologis (sekitar 7,4) dan, oleh karena itu, dapat secara aktif berpartisipasi dalam situs katalitik banyak enzim.

Dalam molekul hemoglobin, histidin proksimal adalah salah satu ligan dari kelompok heme. Dengan kata lain, asam amino ini berpartisipasi dalam fungsi transpor oksigen hemoglobin dan sangat penting untuk sintesis protein ini, serta untuk mioglobin, yang juga dikenal sebagai "hemoglobin otot".

Struktur

Histidin adalah asam amino hidrofilik polar basa , diklasifikasikan dalam asam amino esensial, karena tidak dapat disintesis oleh hewan. Namun, dan seperti yang disebutkan sebelumnya, itu disintesis oleh bakteri, jamur, dan tumbuhan.

Pada anak yang sedang tumbuh, histidin mutlak diperlukan; orang dewasa dapat mensintesisnya, tetapi tidak jelas apakah ini memenuhi kebutuhan histidin harian, jadi harus dicerna bersama makanan.

Seperti semua asam amino, histidin memiliki α-karbon yang diikatkan oleh gugus amino, gugus karboksil, atom hidrogen, dan rantai samping.

Rantai samping asam amino ini dibentuk oleh cincin imidazol yang, pada pH fisiologis, memprotonasi dan memperoleh muatan positif dan disebut "imidazolium" disingkat ImH +.

Bersama dengan lisin dan arginin, histidin membentuk kelompok asam amino dasar. Dari ketiganya, histidin adalah yang paling tidak basa dan cincin imidazolnya dapat terdeprotonasi pada pH mendekati 6.

Karena pada pH fisiologis histidin dapat menukar proton, ia cenderung berpartisipasi dalam katalisis enzimatis yang melibatkan transfer proton. Juga, karena ini adalah asam amino polar, biasanya ditemukan di permukaan luar protein, di mana ia dapat terhidrasi dalam media berair.

fitur

Sebagai bagian dari situs aktif enzim

Histidin diperlukan untuk sintesis banyak protein, terutama enzim yang pusat aktifnya memiliki asam amino ini dalam strukturnya. Ini adalah bagian dari pusat aktif aldolase pada mamalia, yang berfungsi sebagai donor proton.

Itu ditemukan di pusat aktif karboksipeptidase A, enzim pankreas yang memiliki situs aktif yang terdiri dari Zn dan histidin. Pada enzim glikolitik fosfogliserat mutase terdapat dua residu histidin pada pusat aktifnya yang berperan sebagai akseptor atau donor gugus fosforil.

Ini juga ditemukan di situs aktif enzim seperti gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase, laktat dehidrogenase, papain, kimotripsin, RNase A, dan histidine amonia lyase (histidase). Selain itu, ini adalah penghambat alosterik dari enzim glutamin sintetase.

Fungsi lainnya

Asam amino ini sangat penting bagi tubuh, karena dekarboksilasi oleh histidin dekarboksilase menghasilkan histamin, vasodilator kuat yang terkait dengan reaksi inflamasi dan alergi, yang ada di usus dan dalam butiran sel sistem fagositik mononuklear.

Histidin diproduksi oleh neuron sistem saraf pusat dengan fungsi neuromodulator.

Ini diperlukan untuk pembentukan selubung mielin serabut saraf, sehingga memainkan peran penting dalam transmisi impuls listrik di dalamnya.

Seiring dengan hormon pertumbuhan dan asam amino lainnya, histidin berkontribusi pada mekanisme perbaikan jaringan, terutama dalam sistem kardiovaskular.

Beberapa fitur tambahan meliputi:

- Berkontribusi pada detoksifikasi beberapa logam berat karena bertindak sebagai chelator.

- Melindungi dari kerusakan radiasi.

- Berpartisipasi dalam pembentukan sel darah merah dan putih.

- Diperlukan untuk pembentukan hemoglobin.

- Membantu memerangi beberapa efek negatif dari rheumatoid arthritis seperti peradangan dan kurangnya mobilitas.

- Ini adalah asam amino penting untuk regenerasi rambut, pertumbuhan dan fungsi seksual.

Karnosin, anserin, dan homokarnosin adalah dipeptida yang terbentuk dari histidin. Dua yang pertama ditemukan di otot dan memiliki fungsi penting sebagai buffer dan sebagai penggerak myosin ATPase.

Homokarnosin diproduksi di otak dalam jumlah 100 kali lebih besar daripada karnosin pada otot rangka.

Biosintesis

Histidin mendapatkan kerangka karbonnya dari ribosa 5-fosfat. Pada bakteri E.Coli, asam amino ini dihasilkan dari senyawa ini melalui 11 langkah enzimatis:

1. Langkah pertama sintesis terdiri dari transfer fosforibosil dari ATP ke karbon 1 ribosa 5-fosfat, menghasilkan 5-fosforibosil-1-pirofosfat (PRPP). Enzim fosforibosil-pirofosfat sintetase (PRPP sintetase) mengkatalisis reaksi ini.
2. Kemudian terjadi transfer gugus pirofosfat dari karbon 1 ke N-1 ATP, dan N1- (5'-phosphoribosyl) -ATP diproduksi. Enzim yang mengkatalisis reaksi ini adalah ATP phosphoribosyltransferase.
3. Melalui aksi fosforibosil-ATP-pirofosfat hidroksilase, ikatan α, β-pirofosfat dari ATP dihidrolisis dan N1- (5'-fosforibosil) -AMP terbentuk.
4. Enzim fosforibosil-AMP siklo hidroksilase membuka cincin purin antara N-1 dan C-6 dan ribonukleotida N1- (5'-fosforibosil formimino) -5-aminoimidazole-4-karboksamida-1-ribonukleotida terbentuk.
5. Kemudian, cincin ribofuranosa yang berasal dari PRPP terbuka dan terisomerisasi menjadi ketosa, membentuk N1- (5'-phosphoribosyl formimino) -5-aminoimidazole-4-carboxamide-1-ribonucleotide oleh pengaruh enzim isomerase.
6. Enzim aminotransferase mentransfer gugus amido dari glutamin, yang diubah menjadi glutamat, dan memutus ikatan formimino, sehingga melepaskan 5-aminoimidazole-karboksamid-1-ribonukleotida dan menghasilkan imidazol gliserol fosfat.
7. Molekul air dikeluarkan dari imidazol gliserol fosfat dengan menggunakan imidazol gliserol fosfat dehidratase dan imidazol asetol fosfat terbentuk.
8. Gugus amino dipindahkan ke imidazol asetol fosfat melalui histidinol fosfat transaminase dan histidinol fosfat terbentuk.
9. Gugus ester fosfat dari histidinol fosfat dihidrolisis untuk membentuk histidinol. Histidinol fosfatase mengkatalisis reaksi ini.
10. Kemudian, histidinol dioksidasi oleh histidinol dehydrogenase dan terbentuk secara histidinal.
11. Histidinol dehydrogenase sendiri mengoksidasi histidinal dan mengubahnya menjadi histidin.

Enzim pertama dari jalur biosintetik histidin dihambat oleh produk jalur, yaitu, histidin berpartisipasi dalam penghambatan alosterik ATP fosforibosiltransferase, yang mewakili mekanisme pengaturan utama jalur tersebut.

Degradasi

Histidin, prolin, glutamat, arginin, dan glutamin adalah asam amino yang jika terdegradasi akan membentuk α-ketoglutarat. Empat di antaranya pertama kali diubah menjadi glutamat, yang melalui transaminasi menimbulkan α-ketoglutarat.

Histidin, melalui histidinase, kehilangan gugus α-amino menjadi urocanate. Kemudian, urocanase menghidrasi posisi 1 dan 4 dari urocanate, membentuk 4-imidazolone-5-propionate. Selanjutnya, hidrolisis gugus imino dari 4-imidazolon-5-propionat terjadi, membentuk N-formiminoglutamat.

Reaksi terakhir melibatkan transfer formil dari N-formiminoglutamate ke tetrahydrofolate, yang bekerja dengan enzim glutamate formimine transferase. Produk akhir dari reaksi ini adalah glutamat dan N5-formimino tetrahidrofolat.

Α-ketoglutarat dibentuk oleh transaminasi glutamat. Α-Ketoglutarate adalah perantara dalam siklus Krebs dan juga dapat memasuki jalur glukoneogenik untuk pembentukan glukosa.

Gugus amino glutamat memasuki siklus produksi urea untuk dihilangkan dalam urin. Semua reaksi ini terjadi di hati dan beberapa di antaranya di kulit.

Makanan kaya histidin

Kebutuhan harian histidin kira-kira 10 sampai 11 mg per kg berat badan, per hari. Pada anak yang sedang tumbuh, histidin merupakan asam amino esensial yang harus disuplai melalui makanan.

Pada hewan lain, histidin juga merupakan asam amino esensial dan hewan yang dibesarkan di kandang harus menerima histidin untuk mempertahankan kadar hemoglobin normalnya.

Makanan yang kaya histidin meliputi:

- Daging sapi, domba, babi, ayam, dan kalkun. Ini juga ditemukan pada ikan seperti tuna (bahkan kalengan), salmon, trout, kakap, dan bass laut, serta beberapa kerang.

- Susu dan turunannya, terutama pada keju matang seperti Parmesan, Gruyère, keju Swiss, dan gouda, antara lain. Dalam krim, whey, yogurt, dan krim asam.

- Kedelai dan buah-buahan kering seperti kenari dan biji-bijian. Pada bunga matahari, labu, semangka, wijen, almond, pistachio, selai kacang dan biji chia.

- Telur dan kacang-kacangan atau kacang putih.

- Biji-bijian utuh seperti quinoa, gandum, beras merah, dll.

Manfaat asupannya

Ada sejumlah kondisi patologis di mana histidin dapat berguna sebagai tambahan pengobatan.

Di antara patologi ini kita dapat menamai rheumatoid arthritis, hipertensi arteri (karena efek hipotensi histidin telah dijelaskan), pada infeksi, frigiditas dan impotensi seksual, keracunan logam berat, sinovitis toksik, neuritis, muntah kehamilan, gangguan kardiovaskular dan pendengaran, bisul dan anemia.

Di dalam kulit, hasil degradasi histidin yang dikonsumsi menghasilkan asam urocanic yang mampu melindungi kulit dengan menyerap sinar ultraviolet.

Konsumsi histidin yang berlebihan oleh individu yang sehat tidak menghasilkan perubahan besar, karena ia terdegradasi dengan cepat. Namun, penggunaan suplemen makanan histidin harus dibatasi pada pasien dengan masalah hati dan / atau ginjal yang parah.

Gangguan defisiensi

Defisiensi histidin berkaitan dengan perubahan respon imun akibat penurunan produksi histamin dan sel darah putih, akumulasi radikal bebas, dan malformasi atau kerdil pada janin.

Masalah tulang, ketulian dan anemia yang berhubungan dengan defisiensi histidin juga telah dilaporkan.

Penyakit Hartnup adalah penyakit bawaan yang mempengaruhi pengangkutan histidin dan triptofan melalui mukosa usus kecil dan ginjal, menyebabkan kekurangan kedua asam amino.

Manifestasi klinis yang paling relevan adalah munculnya lesi bersisik dan merah pada kulit setelah terpapar sinar matahari, gangguan pergerakan berbagai derajat dan beberapa gejala penyakit kejiwaan.

Histidinemia adalah penyakit resesif autosom yang ditandai dengan defisiensi enzim histidase, yang menyebabkan peningkatan kadar histidin dalam darah dan urin.

Akibatnya, pasien-pasien ini tidak dapat mendegradasi histidin menjadi asam urocanic di hati dan kulit. Penyakit ini disertai dengan keterbelakangan mental sedang, cacat bicara dan memori pendengaran tanpa ketulian.

Pembatasan asupan histidin sebagai pengobatan belum efektif dalam menghasilkan perbaikan klinis dan berisiko menimbulkan gangguan pertumbuhan pada anak yang terkena penyakit ini.

Referensi

1. Mathews, C., van Holde, K., & Ahern, K. (2000). Biochemistry (edisi ke-3rd). San Francisco, California: Pearson.
2. Murray, R., Bender, D., Botham, K., Kennelly, P., Rodwell, V., & Weil, P. (2009). Harper's Illustrated Biochemistry (edisi ke-28). McGraw-Hill Medical.
3. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Lehninger Biokimia. Omega Editions (edisi ke-5). doi.org
4. Pencharz, P., Farri, L., & Papageorgiou, A. (1983). Pengaruh ASI dan susu formula rendah protein pada tingkat pergantian protein tubuh total dan ekskresi 3-metilhistidin urin pada bayi prematur. Ilmu Klinis, 64, 611–616.
5. Song, BC, Joo, N., Aldini, G., & Yeum, K. (2014). Fungsi biologis histidin-dipeptida dan sindrom metabolik. Penelitian dan Praktik Nutrisi, 8 (1), 3–10.