Glutathion ist das kürzeste echte Peptid in diesem Katalog: drei Reste, 307,3 g/mol, geschrieben γ-Glu-Cys-Gly. Der griechische Buchstabe ist keine Zierde. Er hält fest, dass die erste Peptidbindung über das «falsche» Carboxyl gebildet wird — das der Glutamat-Seitenkette, nicht das des Rückgrats —, und diese eine Tatsache erklärt das meiste, was an dem Molekül ungewöhnlich ist.
Das Zweite betrifft sein einziges Schwefelatom. Es gehört zum Cystein und ist ein freies Thiol, und ein freies Thiol wäre lieber die Hälfte eines Disulfids. Zwei Glutathion-Moleküle oxidieren zu einem Molekül Glutathiondisulfid, einer anderen Verbindung mit anderer Masse — und ein Fläschchen, das als reduzierte Form beschriftet ist, ist immer, langsam, auf dem Weg zur oxidierten.
- Reduziertes Glutathion (GSH): C10H17N3O6S, 307,3 g/mol, CAS 70-18-8 (PubChem CID 124886).
- γ-Glu-Cys-Gly — das Glutamat ist über sein Seitenketten-Carboxyl gebunden, das gewöhnliche Peptidasen nicht spalten.
- Der einzige Schwefel ist ein freies Thiol am Cystein; im Molekül gibt es keine Disulfidbrücke.
- Zwei GSH oxidieren zu einem Glutathiondisulfid (GSSG): C20H32N6O12S2, 612,6 g/mol (PubChem CID 65359) — zwei Moleküle minus zwei Wasserstoffe.
- Ein Zertifikat für diese Verbindung muss sagen, wie viel reduziert und wie viel bereits Dimer ist; ein Reinheitsprozent allein tut das nicht.
Was das γ festhält
Glutamat hat zwei Carboxylgruppen: eine am Rückgrat, das α-Carboxyl, das jede Aminosäure hat, und eine am Ende der Seitenkette, das γ-Carboxyl. Eine normale Peptidbindung zum Glutamat benutzt das α-Carboxyl. Im Glutathion ist das Cystein stattdessen am γ-Carboxyl gebunden, wodurch α-Carboxyl und α-Amin des Glutamats frei bleiben — dem Molekül hängt gewissermassen eine ganze Aminosäure an der Seitenkette von einem Ende herab.
Die Folge ist praktisch. Die Enzyme, die Peptide zerlegen — Peptidasen —, erkennen α-Peptidbindungen, und diese ist keine. Gewöhnliche Peptidasen lassen die γ-Glutamylbindung in Ruhe; für sie gibt es eine eigene Enzymklasse, die γ-Glutamyltranspeptidasen. Deshalb überlebt ein Dreirest-Peptid dort, wo ein Dreirest-Peptid es nicht sollte — eine Eigenschaft der Bindung, nicht irgendeiner Behauptung.
Ein Schwefel, und was er mit sich anstellt
Die Formel C10H17N3O6S trägt genau einen Schwefel, am Cystein, als Thiol — eine S–H-Gruppe. Thiole oxidieren: zwei geben je ein Wasserstoff ab und verbinden sich über ihre Schwefel zu einem Disulfid, S–S. Tut man das mit zwei Glutathion-Molekülen, ist das Produkt ein Molekül Glutathiondisulfid, GSSG.
Die Rechnung lässt sich an den beiden Formeln prüfen. Zweimal C10H17N3O6S ist C20H34N6O12S2; nimmt man die beiden bei der S–S-Bildung verlorenen Wasserstoffe weg, bleibt C20H32N6O12S2 — GSSG. In Masse: 2 × 307,32 = 614,64, minus 2 × 1,008 = 612,62; PubChem führt GSSG mit 612,6. Nichts kam hinzu: zwei Moleküle sind eines geworden und haben zusammen zwei Wasserstoffe verloren.
| GSH (reduziert) | GSSG (oxidiert) | MOTS-c, ein Met oxidiert | |
|---|---|---|---|
| Formel | C10H17N3O6S | C20H32N6O12S2 | C101H152N28O23S2 |
| Masse (g/mol) | 307,3 | 612,6 | 2190,6 |
| Was die Oxidation tat | — | Zwei Moleküle verbunden, −2 H | Ein O hinzugefügt, +16 |
| Schwefelzustand | Thiol, S–H | Disulfid, S–S | Sulfoxid, S=O |
| Moleküle je Produkt | 1 | 2 → 1 | 1 → 1 |
Luft genügt dafür. Ein lyophilisiertes Pulver ist stabil; eine Lösung an der Luft nicht, und die Umwandlung läuft bei neutralem oder basischem pH und in Gegenwart von Metallspuren schneller. Das ist eine Lagerungs- und Handhabungstatsache, und die allgemeinen Regeln dazu stehen an anderer Stelle.
Was ein Zertifikat dazu sagen muss
Für die meisten Verbindungen hier sind die zwei nützlichen Zeilen HPLC-Reinheit und massenspektrometrische Identität. Beim Glutathion steht vor beiden eine dritte Frage: wie viel des Materials noch die reduzierte Form ist. GSH und GSSG sind verschiedene Verbindungen, die die HPLC trennt, und ein Reinheitswert, der beide als «Glutathion» zusammenwirft, beschreibt das Paar, nicht das, was auf dem Etikett steht.
Die direkte Messung ist ein Thiol-Assay — der klassische verwendet Ellmans Reagenz, das mit freiem S–H reagiert und nicht mit S–S — und er beantwortet die Frage, die das Etikett stellt: welcher Anteil des Fläschchens die reduzierte Form ist. Ein Zertifikat, das GSH und GSSG als zwei Zahlen ausweist oder einen Gehalt an freiem Thiol neben der HPLC-Reinheit nennt, sagt etwas, was ein einzelnes Prozent nicht kann.
Die Nicht-Peptide, neben denen es steht
Glutathion steht in diesem Katalog neben NAD+ und 5-Amino-1MQ und ist das einzige der drei, das überhaupt ein Peptid ist. NAD+ ist ein Dinukleotid mit 663,4 g/mol; 5-Amino-1MQ ein Chinoliniumsalz mit 286,11. Glutathion hat mit 307,3 fast genau die Masse dieses Salzes und nichts von seiner Art — eine Kette aus drei Aminosäuren, so seltsam die ersten beiden auch verknüpft sind.
Häufige Fragen
- Was bedeutet das γ in γ-Glu-Cys-Gly?
- Dass das Glutamat über das Carboxyl seiner Seitenkette (das γ-Carboxyl) mit dem Cystein verbunden ist, nicht über das des Rückgrats. Es ist eine echte Peptidbindung, aber keine α-Bindung, und gewöhnliche Peptidasen spalten sie nicht.
- Was ist der Unterschied zwischen GSH und GSSG?
- GSH ist reduziertes Glutathion: ein Molekül mit einem freien Thiol, 307,3 g/mol. GSSG ist Glutathiondisulfid — zwei GSH, über ihre Schwefel verbunden, unter Verlust von zwei Wasserstoffen, C20H32N6O12S2, 612,6 g/mol. Es sind verschiedene Verbindungen, und die HPLC trennt sie.
- Hat Glutathion eine Disulfidbrücke?
- Die reduzierte Form nicht. Ihr einziger Schwefel ist ein freies Thiol. Das Disulfid entsteht erst, wenn zwei Moleküle gemeinsam zu GSSG oxidieren — und das ist eine Bindung zwischen zwei Molekülen, nicht innerhalb eines.
- Warum genügt bei dieser Verbindung ein Reinheitsprozent nicht?
- Weil die wahrscheinlichste Verunreinigung GSSG ist, das im weiten Sinn ebenfalls Glutathion ist. Ein brauchbares Zertifikat weist reduzierte und oxidierte Form getrennt aus oder nennt einen Gehalt an freiem Thiol neben der HPLC-Reinheit.