Histidin

Histidin, çeşitli biyolojik süreçlerde kritik bir rol oynayan temel bir aromatik amino asittir. Yarı esansiyel veya şartlı esansiyel amino asit olarak sınıflandırılır, yani insan vücudu onu üretebilirken, hızlı büyüme, hastalık veya iyileşme dönemleri gibi vücudun ihtiyaçlarını karşılamak için diyet alımının gerekli olduğu belirli koşullar vardır.

Kimyasal Yapısı ve Özellikleri

Histidin, yan zincirinde bir imidazol halkasının varlığı ile karakterize edilen aromatik bir amino asittir, bu da onu standart amino asitler arasında benzersiz kılar. İmidazol halkası, proton bağışlama ve kabul etme yeteneği nedeniyle histidinin enzim aktif bölgelerinde ve protein etkileşimlerindeki rolüne katkıda bulunan önemli bir fonksiyonel gruptur ve onu farklı biyokimyasal bağlamlarda çok yönlü hale getirir.

Biyolojik Roller

Histidin çok çeşitli fizyolojik fonksiyonlarda rol oynar:

Histaminin öncüsüdür: Histidin, bağışıklık tepkilerinde, mide asidi salgılanmasında ve nörotransmisyonda kilit rol oynayan hayati bir biyojenik amin olan histaminin doğrudan öncüsüdür. Histidinin histamine dönüşümü histidin dekarboksilaz enzimi tarafından katalize edilir.

Protein Yapısındaki Rolü: Histidin, asit-baz katalizine katılma kabiliyeti nedeniyle genellikle enzimlerin aktif bölgelerinde bulunur. İmidazol yan zinciri, birçok enzimatik reaksiyonda çok önemli olan bir proton vericisi veya alıcısı olarak hizmet edebilir. Histidin kalıntıları, metaloproteinler içinde çinko ve demir gibi metal iyonlarının bağlanmasında da önemlidir.
Tamponlama Kapasitesi: Histidinin imidazol halkası 6.0 civarında bir pKa değerine sahiptir, bu da onu biyolojik sıvıların pH’ını, özellikle de fizyolojik pH aralığında tutmada etkili bir tampon yapar. Bu tamponlama kapasitesi, hücre içi ve hücre dışı ortamların pH’ını stabilize etmek için gereklidir.
Hemoglobin Fonksiyonuna Katılım: Histidin kalıntıları, kırmızı kan hücrelerindeki oksijen taşıyan protein olan hemoglobinin yapısında ve işlevinde kritik bir rol oynar. Oksijen moleküllerinin bağlanmasında ve serbest bırakılmasında ve ayrıca 2,3-bisfosfogliserat (2,3-BPG) gibi diğer moleküllerle etkileşimler yoluyla hemoglobinin oksijene olan afinitesinin düzenlenmesinde rol oynarlar.
Büyüme ve Onarımda Destek: Histidin, bebekler ve çocuklar gibi hızlı büyüme dönemlerinde ve dokuların onarımında önemlidir. Bu nedenle, özellikle metabolik stres veya yaralanma sonrası iyileşme durumlarında şartlı olarak gerekli kabul edilir.

Besin Kaynakları ve Metabolizma

Histidin, et, balık, kümes hayvanları, süt ürünleri, yumurta ve baklagiller dahil olmak üzere protein açısından zengin çeşitli gıdalarda bulunur. Histidin bir kez alındığında ince bağırsakta emilir ve protein sentezi, histamin üretimi ve diğer metabolik işlevler için kullanılır.

Vücudun histidin talebinin üretim kapasitesini aştığı durumlarda, örneğin büyüme atakları sırasında veya kronik hastalık durumlarında, diyetle alım çok önemli hale gelir. Histidin eksikliği, nadiren de olsa, histidin hemoglobin üretiminde rol oynadığı için anemi gibi semptomlara ve büyüme veya iyileşme bozukluğuna yol açabilir.

Tarih

Histidin ilk kez 19. yüzyılın sonlarında izole edilmiş ve ayrı bir amino asit olarak tanımlanmıştır. Keşif süreci, o zamanlar iyi anlaşılmamış olan proteinlerin bileşimi ve yapısına ilişkin daha geniş araştırmaların bir parçası olan bir dizi kimyasal analizi içeriyordu.

Amino Asitler Üzerine Erken Araştırmalar (19. Yüzyıl):

19. yüzyıl boyunca bilim insanları, amino asitlerden oluştuğu bilinen proteinlerin yapı taşlarıyla giderek daha fazla ilgilenmeye başladı. O dönemde, proteinlerin temel birimleri olarak amino asit kavramı hala geliştiriliyordu ve araştırmacılar bu bileşikleri çeşitli doğal kaynaklardan izole etmek ve karakterize etmek için çalışıyorlardı.

Albrecht Kossel tarafından izolasyonu (1896):

Histidin ilk olarak 1896 yılında Alman biyokimyacı Albrecht Kossel tarafından izole edilmiştir. Kossel, nükleik asitler ve proteinlerin incelenmesinde öncü olmuş ve hücrelerin kimyasal bileşimi üzerine yaptığı çalışmalardan dolayı 1910 yılında Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü’nü almıştır.

Kossel histidini, proteinlerin asit veya enzimatik hidroliz kullanılarak bileşen amino asitlerine ayrılmasıyla elde edilen bir amino asit karışımı olan protein hidrolizatından izole etmiştir. Histidini, özellikle bazikliği ve yapısında bir imidazol grubunun bulunması gibi benzersiz özellikleri nedeniyle bazik bir amino asit olarak kabul etmiştir.

Histidini izole ettikten sonra Kossel ve meslektaşları yapısını ve özelliklerini anlamak için daha ileri kimyasal analizler yaptılar. Histidine karakteristik kimyasal davranışını veren imidazol halkasının varlığı önemli bir bulguydu.

İleri Okuma

Snyder, S. H., & Axelrod, J. (1965). “A rapid and sensitive assay for the enzyme histidine decarboxylase.” Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, 150(2), 159-165.
White, M. V. (1990). “The role of histamine in allergic diseases.” The Journal of Allergy and Clinical Immunology, 86(4), 599-605.
Wagner, C. A., Geibel, J. P., & Bröer, S. (2001). “Function and structure of the SLC15 family of proton-coupled transporters.” American Journal of Physiology-Cell Physiology, 280(5), C1077-C1090.
Hendler, S. S., & Rorvik, D. (2001). PDR for Nutritional Supplements. Medical Economics.
Friedman, M., & Levin, C. E. (2012). “Nutritional and medicinal aspects of d-amino acids.” Amino Acids, 42(5), 1553-1582.
Niu, X., & Brüggemann, E. P. (2017). “Roles of the Histidine Residues in the Function of the Human Histamine H4 Receptor.” Molecular Pharmacology, 92(1), 19-31.
Brosnan, J. T., & Brosnan, M. E. (2020). “Histidine metabolism and function.” The Journal of Nutrition, 150(Supplement_1), 2570S-2575S.