Metilgliossale: differenze tra le versioni
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La metilgliossale (MGO) è un composto organico di formula CH3C(O)CHO, derivato ridotto dell'acido piruvico. Si tratta di un'aldeide con un gruppo chetonico come sostituente. E' un composto molto reattivo legato all'insorgere e al progredire del diabete. A livello industriale si produce per degradazione di carboidrati impiegando l'enzima metilgliossal-sintasi.[1]
Struttura chimica
La metilgliossale gassosa presenta due gruppi carbonilici (un'aldeide e un chetone). In presenza d'acqua esiste anche sotto forma di idrati e oligomeri. La formazione degli idrati è un indice della sua elevata reattività, da tenere sotto controllo in contesti biologici.[2]
Biochimica
Biosintesi e biodegradazione
Negli organismi viventi la metilgliossale si forma come sottoprodotto di diversi percorsi metabolici.[3] Principalmente deriva dalla glicolisi attraverso un meccanismo che coinvolge la gliceraldeide-3-fosfato e il diidrossiacetone fosfato.[4] Si ritiene inoltre che possa originarsi dalla degradazione di acetone e treonina.[5]
La metilgliossale è molto citotossica per cui l'organismo ha sviluppato, per evoluzione, una serie di meccanismi di difesa, come gli enzimi gliossilasi. Il composto viene detossificato per azione del glutatione che, reagendo con MGO, lo converte in un emiacetale, a sua volta convertito in S-D-lattoil-glutatione tramite gliossilasi I. Il prodotto è infine convertito in lattato attraverso la gliossilasi II.[6][7]
Può formarsi anche per perossidazione lipidica oppure per metabolismo di alcuni amminoacidi, specialmente la treonina.
Funzione biochimica
La metilgliossale è coinvolta nella formazione degli advanced glycation endproducts (AGEs, prodotti finali di glicazione avanzata).[8] In questo processo, MGO reagisce con gli amminoacidi lisina, arginina e cisteina. Gli istoni sono molto suscettibili all'azione di MGO e si è visto che c'è una correlazione con l'insorgere del cancro al seno.[9][10]
Biomedicina
Con l'aumentare dei livelli di glucosio nel sangue, si riscontra anche un incremento della metilgliossale, specialmente nei pazienti diabetici, in cui è associata all'aterosclerosi arteriale.[12] Questo perché MGO danneggia le LDL tramite glicazione.
MGO si lega anche direttamente alle terminazioni nervose, comportando la neuropatia diabetica.[13][14]
Altre fonti
La metilgliossale è un componente di alcune tipologie di miele, come il miele manuka. Sembra che eserciti una qualche azione contro alcuni batteri quali Escherichia coli e Staphylococcus aureus e può aiutare a prevenire la formazione di biofilm prodotti da Pseudomonas aeruginosa.[15]
Voci correlate
Note
- ^ (EN) Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Wiley-VCH, DOI:10.1002/14356007.n05_n07.
- ^ Oligomer Formation in Evaporating Aqueous Glyoxal and Methyl Glyoxal Solutions, in Environmental Science & Technology, vol. 40, n. 20, 2006, pp. 6318–6323, DOI:10.1021/es060810w.
- ^ Inoue Y, Kimura A, Methylglyoxal and regulation of its metabolism in microorganisms, in Adv. Microb. Physiol., vol. 37, 1995, pp. 177–227, DOI:10.1016/S0065-2911(08)60146-0.
- ^ (EN) Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Wiley-VCH, DOI:10.1002/14356007.a22_163.pub2.
- ^ Methylglyoxal, a Potent Inducer of AGEs, Connects between Diabetes and Cancer, in Diabetes Research and Clinical Practice, vol. 148, 2019, pp. 200–211, DOI:10.1016/j.diabres.2019.01.002.
- ^ Thornalley PJ, Glyoxalase I—structure, function and a critical role in the enzymatic defence against glycation, in Biochem. Soc. Trans., vol. 31, Pt 6, 2003, pp. 1343–8, DOI:10.1042/BST0311343.
- ^ Vander Jagt DL, Glyoxalase II: molecular characteristics, kinetics and mechanism, in Biochem. Soc. Trans., vol. 21, n. 2, 1993, pp. 522–7, DOI:10.1042/bst0210522.
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- ^ Galligan JJ, Wepy JA, Streeter MD, Kingsley PJ, Mitchener MM, Wauchope OR, Beavers WN, Rose KL, Wang T, Spiegel DA, Marnett LJ, Methylglyoxal-derived posttranslational arginine modifications are abundant histone marks, in Proc Natl Acad Sci USA, vol. 115, n. 37, September 2018, pp. 9228–9233, DOI:10.1073/pnas.1802901115.
- ^ Zheng Q, Omans ND, Leicher R, Osunsade A, Agustinus AS, Finkin-Groner E, D'Ambrosio H, Liu B, Chandarlapaty S, Liu S, David Y, Reversible histone glycation is associated with disease-related changes in chromatin architecture, in Nat Commun, vol. 10, n. 1, March 2019, p. 1289, DOI:10.1038/s41467-019-09192-z.
- ^ Methylglyoxal Modification of Protein, in Journal of Biological Chemistry, vol. 274, n. 26, 1999, pp. 18492–18502, DOI:10.1074/jbc.274.26.18492.
- ^ Rabbani N, Glycation of LDL by methylglyoxal increases arterial atherogenicity. A possible contributor to increased risk of cardiovascular disease in diabetes, in Diabetes, vol. 60, n. 7, May 26, 2011, pp. 1973–80, DOI:10.2337/db11-0085.
- ^ Spektrum: Diabetische Neuropathie: Methylglyoxal verstärkt den Schmerz: DAZ.online. Deutsche-apotheker-zeitung.de (2012-05-21). Retrieved on 2012-06-11.
- ^ Methylglyoxal modification of Nav1.8 facilitates nociceptive neuron firing and causes hyperalgesia in diabetic neuropathy, in Nature Medicine, vol. 18, n. 6, 2012, pp. 926–33, DOI:10.1038/nm.2750.
- ^ Antimicrobial properties of honey., in American Journal of Therapeutics, vol. 21, n. 4, 2014, pp. 304–23, DOI:10.1097/MJT.0b013e318293b09b.
