LISIN: KARAKTERISTIK, STRUKTUR, FUNGSI, BIOSINTESIS - BIOLOGI - 2025

The lisin ( Lys , K ) atau asam ε -diaminocaproic , adalah salah satu asam amino 22 yang membuat up protein dari organisme hidup dan manusia, dianggap untuk menjadi penting, karena tidak memiliki rute untuk biosintesis.

Ini ditemukan oleh Drechsel pada tahun 1889 sebagai produk hidrolisis (penguraian) kaseinogen. Bertahun-tahun kemudian, Fischer, Siegfried, dan Hedin menentukan bahwa itu juga bagian dari protein seperti gelatin, albumin telur, konglutin, fibrin, dan protein lainnya.

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

Kemunculannya kemudian ditunjukkan pada bibit berkecambah dan di sebagian besar protein nabati diperiksa, yang dengannya kelimpahannya sebagai elemen penyusun umum dari semua protein seluler ditentukan.

Ini dianggap sebagai salah satu asam amino "pembatas" utama dalam makanan yang kaya sereal dan karena alasan ini dianggap mempengaruhi kualitas kandungan protein yang dikonsumsi oleh berbagai populasi terbelakang di dunia.

Beberapa penelitian telah menentukan bahwa asupan lisin mendukung produksi dan pelepasan hormon insulin dan glukagon, yang memiliki efek penting pada metabolisme energi tubuh.

karakteristik

Lisin adalah asam α-amino bermuatan positif, memiliki berat molekul 146 g / mol dan nilai konstanta disosiasi rantai sampingnya (R) adalah 10,53, yang menyiratkan bahwa, pada pH fisiologis, gugus amino substituennya itu sepenuhnya terionisasi, memberi asam amino muatan positif bersih.

Kemunculannya dalam protein dari berbagai jenis organisme hidup mendekati 6% dan berbagai penulis menganggap bahwa lisin sangat penting untuk pertumbuhan dan perbaikan jaringan yang memadai.

Sel memiliki turunan lisin dalam jumlah besar, yang memenuhi berbagai fungsi fisiologis. Diantaranya adalah hidroksisin, metil-lisin, dan lainnya.

Ini adalah asam amino ketogenik, yang menyiratkan bahwa metabolismenya menghasilkan kerangka karbon dari substrat perantara untuk jalur pembentukan molekul seperti asetil-KoA, dengan pembentukan badan keton selanjutnya di hati.

Tidak seperti asam amino esensial lainnya, ini bukan asam amino glukogenik. Dengan kata lain, degradasinya tidak berakhir dengan produksi perantara jalur penghasil glukosa.

Struktur

Lisin diklasifikasikan dalam kelompok asam amino basa, yang rantai sampingnya memiliki gugus yang dapat terionisasi dengan muatan positif.

Rantai samping atau gugus R-nya memiliki gugus amino primer kedua yang terikat pada atom karbon pada posisi ε dari rantai alifatiknya, maka dinamakan "ε-aminocaproic".

Ini memiliki atom karbon α, yang dilampirkan atom hidrogen, gugus amino, gugus karboksil dan rantai samping R, dicirikan oleh rumus molekul (-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3 +).

Karena rantai samping memiliki tiga gugus metilen, dan meskipun molekul lisin memiliki gugus amino bermuatan positif pada pH fisiologis, gugus R ini memiliki karakter hidrofobik yang kuat, itulah sebabnya ia sering "terkubur" dalam struktur protein. , menyisakan hanya gugus ε-amino.

Gugus amino pada rantai samping lisin sangat reaktif dan umumnya berpartisipasi dalam pusat aktif banyak protein dengan aktivitas enzimatik.

fitur

Lisin, sebagai asam amino esensial, memenuhi berbagai fungsi sebagai mikronutrien, terutama pada manusia dan hewan lain, tetapi juga merupakan metabolit pada organisme berbeda seperti bakteri, ragi, tumbuhan, dan alga.

Ciri-ciri rantai sampingnya, khususnya gugus ε-amino yang melekat pada rantai hidrokarbon yang mampu membentuk ikatan hidrogen, memberikan sifat khusus yang menjadikannya sebagai partisipan dalam reaksi katalitik dalam berbagai jenis enzim.

Ini sangat penting untuk pertumbuhan normal dan pembentukan kembali otot. Selain itu, ini adalah molekul prekursor untuk karnitin, senyawa yang disintesis di hati, otak, dan ginjal yang bertanggung jawab untuk mengangkut asam lemak ke mitokondria untuk produksi energi.

Asam amino ini juga diperlukan untuk sintesis dan pembentukan kolagen, protein penting dari sistem jaringan ikat dalam tubuh manusia, oleh karena itu berkontribusi pada pemeliharaan struktur kulit dan tulang.

Ini memiliki fungsi yang diakui secara eksperimental di:

- Perlindungan usus terhadap rangsangan stres, kontaminasi dengan bakteri dan patogen virus, dll.

- Mengurangi gejala kecemasan kronis

- Mendorong pertumbuhan bayi yang tumbuh dengan pola makan berkualitas rendah

Biosintesis

Manusia dan mamalia lain tidak dapat mensintesis asam amino lisin in vivo dan untuk alasan inilah mereka harus memperolehnya dari protein hewani dan tumbuhan yang dicerna dengan makanan.

Dua jalur berbeda untuk biosintesis lisin telah berevolusi di alam: satu digunakan oleh bakteri, tumbuhan, dan jamur "rendah", dan satu digunakan oleh eugleneid dan jamur "tingkat tinggi".

Biosintesis lisin pada tumbuhan, menurunkan jamur dan bakteri

Dalam organisme ini, lisin diperoleh dari asam diaminopimelic melalui jalur 7 langkah yang dimulai dengan semialdehida piruvat dan aspartat. Untuk bakteri, misalnya, jalur ini melibatkan produksi lisin untuk keperluan (1) sintesis protein, (2) sintesis diaminopimelate, dan (3) sintesis lisin yang akan digunakan di dinding sel peptidoglikan.

Aspartat, pada organisme yang memiliki jalur ini, tidak hanya menimbulkan lisin, tetapi juga mengarah pada produksi metionin dan treonin.

Jalur tersebut menyimpang menjadi semialdehida aspartat untuk produksi lisin dan menjadi homoserin, yang merupakan prekursor untuk treonin dan metionin.

Biosintesis lisin pada jamur tingkat tinggi dan euglenid

Sintesis lisin de novo pada fungi tingkat tinggi dan mikroorganisme euglenid terjadi melalui perantara L-α-aminoadipate, yang ditransformasikan berkali-kali dengan cara yang berbeda dibandingkan pada bakteri dan tumbuhan.

Rute terdiri dari 8 langkah enzimatik, yang melibatkan 7 zat antara bebas. Paruh pertama dari rute tersebut terjadi di mitokondria dan mencapai sintesis α-aminoadipate. Konversi α-aminoadipate menjadi L-lysine terjadi kemudian di sitosol.

- Langkah pertama dari rute ini terdiri dari kondensasi molekul α-ketoglutarat dan asetil-KoA oleh enzim homocitrate synthase, yang menghasilkan asam homositik.

- Asam homositik didehidrasi menjadi asam cis -homoaconitic, yang kemudian diubah menjadi asam homoisocitric oleh enzim homoaconitase.

- Asam homoisositrat dioksidasi oleh homoisositrat dehidrogenase, sehingga mencapai pembentukan oksoglutarat sementara, yang kehilangan molekul karbon dioksida (CO2) dan berakhir sebagai asam α-katoadipik.

- Senyawa terakhir ini ditransaminasi oleh proses yang bergantung pada glutamat berkat aksi enzim aminoadipate aminotransferase, yang menghasilkan asam L-α-aminoadipic.

- Rantai samping asam L-α-aminoadipic direduksi menjadi asam L-α-aminoadipic-δ-semialdehyde dengan aksi reduktase aminoadipate, sebuah reaksi yang membutuhkan ATP dan NADPH.

- Sucropin reduktase kemudian mengkatalisis kondensasi asam L-α-aminoadipic-δ-semialdehyde dengan molekul L-glutamat. Selanjutnya imino berkurang dan sucropin diperoleh.

- Akhirnya, ikatan karbon-nitrogen di bagian glutamat dari sakaropin "dipotong" oleh enzim sakaropin dehidrogenase, menghasilkan asam L-lisin dan α-ketoglutarat sebagai produk akhir.

Alternatif untuk lisin

Uji eksperimental dan analisis yang dilakukan dengan tikus dalam masa pertumbuhan memungkinkan untuk menjelaskan bahwa ε- N-asetil-lisin dapat menggantikan lisin untuk mendukung pertumbuhan keturunan dan ini berkat adanya enzim: ε-lisin asilase .

Enzim ini mengkatalisis hidrolisis ε- N-asetil-lisin untuk menghasilkan lisin, dan enzim ini melakukannya dengan sangat cepat dan dalam jumlah besar.

Degradasi

Pada semua spesies mamalia, langkah pertama degradasi lisin dikatalisis oleh enzim lisin-2-oksoglutarat reduktase, yang mampu mengubah lisin dan α-oksoglutarat menjadi sakaropin, turunan asam amino yang ada dalam cairan fisiologis hewan dan yang keberadaan di dalamnya ditunjukkan pada akhir tahun 60-an.

Sucropin diubah menjadi α-aminoadipate δ-semialdehyde dan glutamate dengan aksi enzim saccharopin dehydrogenase. Enzim lain juga mampu menggunakan sakropin sebagai substrat untuk menghidrolisasinya menjadi lisin dan α-oksoglutarat lagi, dan ini dikenal sebagai sakaropin oksidoreduktase.

Sucropin, salah satu perantara metabolik utama dalam degradasi lisin, memiliki tingkat pergantian yang sangat tinggi, dalam kondisi fisiologis, itulah sebabnya ia tidak terakumulasi dalam cairan atau jaringan, yang telah dibuktikan dengan tingginya aktivitas yang ditemukan. dari saccharopin dehydrogenase.

Namun, jumlah dan aktivitas enzim yang terlibat dalam metabolisme lisin sebagian besar bergantung pada berbagai aspek genetik dari setiap spesies tertentu, karena terdapat variasi intrinsik dan mekanisme kontrol atau regulasi khusus.

"Sacaropinuria"

Ada kondisi patologis yang terkait dengan hilangnya asam amino seperti lisin, sitrulin, dan histidin melalui urin secara berlebihan dan ini dikenal sebagai "sakaropinuria". Sucropin adalah turunan asam amino dari metabolisme lisin yang diekskresikan bersama dengan tiga asam amino yang disebutkan dalam urin pasien “sakropinurik”.

Sucropin awalnya ditemukan dalam ragi pembuat bir dan merupakan prekursor lisin dalam mikroorganisme ini. Pada organisme eukariotik lainnya, senyawa ini diproduksi selama degradasi lisin di mitokondria hepatosit.

Makanan kaya lisin

Lisin diperoleh dari makanan yang dikonsumsi dalam makanan, dan rata-rata kebutuhan manusia dewasa setidaknya 0,8 g per hari. Ini ditemukan dalam banyak protein hewani, terutama pada daging merah seperti daging sapi, domba dan ayam.

Ini ditemukan pada ikan seperti tuna dan salmon, dan pada makanan laut seperti tiram, udang dan kerang. Ia juga hadir dalam protein penyusun produk susu dan turunannya.

Dalam makanan nabati ditemukan di kentang, paprika dan daun bawang. Itu juga ditemukan dalam alpukat, persik, dan pir. Pada legum seperti kacang merah, buncis dan kedelai; Biji labu, kacang macadamia dan kacang mete (merey, kacang mete, dll).

Manfaat asupannya

Asam amino ini termasuk dalam berbagai obat formulasi nutraceutical yaitu diisolasi dari senyawa alami terutama tumbuhan.

Ini digunakan sebagai antikonvulsan dan juga telah terbukti efektif dalam menghambat replikasi Virus Herpes Simplex tipe 1 (HSV-1), yang biasanya memanifestasikan dirinya pada saat stres, ketika sistem kekebalan tertekan atau "melemah" sebagai lepuh. atau herpes di bibir.

Kemanjuran suplemen L-lisin untuk pengobatan luka dingin disebabkan fakta bahwa ia "bersaing" atau "menghalangi" arginin, asam amino protein lain, yang diperlukan untuk perbanyakan HSV-1.

Telah ditentukan bahwa lisin juga memiliki efek anti-ansiolitik, karena membantu memblokir reseptor yang terlibat dalam respons terhadap rangsangan stres yang berbeda, selain berpartisipasi dalam penurunan kadar kortisol, "hormon stres".

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa ini dapat bermanfaat untuk menghambat pertumbuhan tumor kanker, untuk kesehatan mata, untuk mengontrol tekanan darah, dan lain-lain.

Pada hewan

Strategi umum untuk mengobati infeksi virus herpes I pada kucing adalah suplementasi lisin. Namun, beberapa publikasi ilmiah menetapkan bahwa asam amino ini tidak memiliki, pada kucing, sifat antivirus apa pun, melainkan bertindak dengan mengurangi konsentrasi arginin.

Tentang kesehatan bayi

Asupan eksperimental L-lisin, yang ditambahkan ke dalam susu bayi selama masa menyusui, telah terbukti bermanfaat untuk menambah massa tubuh dan menginduksi nafsu makan pada anak-anak selama tahap pertama perkembangan pascakelahiran.

Namun, kelebihan L-lisin dapat menyebabkan ekskresi asam amino urin yang berlebihan, baik sifat netral maupun basa, yang menyebabkan ketidakseimbangan tubuh.

Suplementasi L-lisin yang berlebihan dapat menyebabkan penekanan pertumbuhan dan efek histologis yang jelas lainnya pada organ utama, mungkin karena hilangnya asam amino dengan urin.

Dalam studi yang sama, juga ditunjukkan bahwa suplementasi lisin meningkatkan sifat nutrisi protein nabati yang dicerna.

Penelitian serupa lainnya yang dilakukan pada orang dewasa dan anak-anak dari kedua jenis kelamin di Ghana, Suriah dan Bangladesh, menunjukkan sifat menguntungkan dari asupan lisin untuk mengurangi diare pada anak-anak dan beberapa kondisi pernapasan yang fatal pada pria dewasa.

Gangguan defisiensi lisin

Lisin, seperti semua asam amino esensial dan non-esensial, diperlukan untuk sintesis protein seluler yang benar yang berkontribusi pada pembentukan sistem organ tubuh.

Kekurangan lisin yang ditandai dalam makanan, karena merupakan asam amino esensial yang tidak diproduksi oleh tubuh, dapat menyebabkan perkembangan gejala cemas yang dimediasi oleh serotonin, selain diare, juga terkait dengan reseptor serotonin.

Referensi

1. Bol, S., & Bunnik, EM (2015). Suplementasi lisin tidak efektif untuk pencegahan atau pengobatan infeksi feline herpesvirus 1 pada kucing: Tinjauan sistematis. Penelitian Hewan BMC, 11 (1).
2. Carson, N., Scally, B., Neill, D., & Carré, I. (1968). Saccharopinuria: Kesalahan Metabolisme Lisin pada Bayi Baru Lahir. Alam, 218, 679.
3. Colina R, J., Díaz E, M., Manzanilla M, L., Araque M, H., Martínez G, G., Rossini V, M., & Jerez-Timaure, N. (2015). Evaluasi tingkat lisin yang dapat dicerna dalam makanan dengan kepadatan energi tinggi untuk babi akhir. Majalah MVZ Córdoba, 20 (2), 4522.
4. Fellows, BFCI, & Lewis, MHR (1973). Metabolisme Lisin pada Mamalia. Jurnal Biokimia, 136, 329-334.
5. Fornazier, RF, Azevedo, RA, Ferreira, RR, & Varisi, VA (2003). Katabolisme lisin: Aliran, peran dan regulasi metabolik. Jurnal Brasil tentang Fisiologi Tumbuhan, 15 (1), 9-18.
6. Ghosh, S., Smriga, M., Vuvor, F., Suri, D., Mohammed, H., Armah, SM, & Scrimshaw, NS (2010). Pengaruh suplementasi lisin pada kesehatan dan morbiditas pada subjek milik rumah tangga pinggiran kota miskin di Accra, Ghana. American Journal of Clinical Nutrition, 92 (4), 928-939.
7. Hutton, CA, Perugini, MA, & Gerrard, JA (2007). Penghambatan biosintesis lisin: Strategi antibiotik yang berkembang. Molecular BioSystems, 3 (7), 458–465.
8. Kalogeropoulou, D., LaFave, L., Schweim, K., Gannon, MC, & Nuttall, FQ (2009). Penelanan lisin secara nyata melemahkan respons glukosa terhadap glukosa yang tertelan tanpa perubahan respons insulin. American Journal of Clinical Nutrition, 90 (2), 314–320.
9. Nagai, H., & Takeshita, S. (1961). Efek nutrisi suplementasi L-Lisin pada Pertumbuhan Bayi dan Anak. Paediatria Japonica, 4 (8), 40–46.
10. O'Brien, S. (2018). Healthline. Diakses pada 4 September 2019, dari www.healthline.com/nutrition/lysine-benefits
11. Zabriskie, TM, & Jackson, MD (2000). Biosintesis dan metabolisme lisin pada jamur. Laporan Produk Alami, 17 (1), 85–97.