La glicina (nome sistematico: acido amminoacetico), detta meno recentemente anche glicocolla, è il più semplice degli amminoacidi, non compreso tra quelli essenziali, ed è achirale. La sua formula semistrutturale convenzionale è NH2−CH2−COOH, che mette in evidenza il gruppo amminico (−NH2), che è basico, e il gruppo carbossilico (−COOH), che è acido, entrambi legati allo stesso atomo di carbonio. Tuttavia, in soluzione acquosa a pH vicini alla neutralità la glicina è principalmente presente nella sua forma zwitterionica, +NH3−CH2−COO−.
È un amminoacido proteinogenico, che viene cioè utilizzato dagli esseri viventi per la sintesi di proteine. Comunemente viene indicato con le sigle G o Gly ed è codificato sull'RNA messaggero dai codoni GGU, GGC, GGA e GGG.
La glicinemia è la concentrazione di glicina nel sangue; l'iperglicinemia è l'eccesso patologico di glicina nel sangue.
Storia La glicina venne scoperta nel 1820 dal chimico francese Henri Braconnot quando idrolizzò la gelatina facendola bollire con acido solforico. Originariamente lo chiamò "zucchero di gelatina", ma il chimico francese Jean-Baptiste Boussingault dimostrò che conteneva azoto. Lo scienziato americano Eben Norton Horsford, propose il nome glicocolla; tuttavia, il chimico svedese Jöns Jacob Berzelius suggerì il nome più semplice "glicina". Nel 1858, il chimico francese Auguste André Thomas Cahours determinò che la glicina era un'ammina dell'acido acetico.
La parola glicina deriva dal greco γλyκýς (glykýs), "dolce", a causa del sapore dolce della glicina. La parola è legata anche ai prefissi glico- e gluco-, come in glicoproteina e glucosio.
Struttura La glicina, come tutti gli amminoacidi, è composta da un gruppo amminico (-NH2) e da uno carbossilico (-COOH). La catena laterale è un atomo di idrogeno, il che la rende il più semplice degli amminoacidi proteinogenici. Avendo due atomi di idrogeno legati al carbonio α, la glicina non è chirale e non presenta stereoisomeria come invece fanno gli altri amminoacidi proteinogenici.
La presenza del secondo atomo di idrogeno rende la molecola apolare e stericamente poco ingombrante. Grazie a questa caratteristica, la glicina può essere inserita in spazi dove altri amminoacidi risulterebbero essere troppo ingombranti. Ad esempio, la glicina è il più abbondante amminoacido all'interno del collagene, il quale è strutturato come una tripla elica molto stretta (lo scarso ingombro è fondamentale). Ogni molecola di collagene presenta una glicina ogni 3 amminoacidi, la quale, affiancandosi ad altre glicine, forma ponti idrogeno che stabilizzano l'intera molecola di collagene e permettono la formazione della struttura a tripla elica (tropocollagene).
L'evoluzione ha preservato la glicina per molto tempo in determinate posizioni di alcune proteine (ad esempio nel citocromo C, nella mioglobina e nell'emoglobina), dato che la sua mutazione ad un amminoacido diverso e più ingombrante potrebbe portare ad un'alterazione consistente della struttura della proteina.
Siccome la molecola presenta un gruppo a carattere basico (gruppo amminico) ed uno a carattere acido (gruppo carbossilico), viene definita anfotera in quanto può mostrare entrambi i comportamenti a seconda del pH. Il punto isoelettrico della glicina, ossia il valore di pH in cui l'amminoacido si dissocia nella sua parte acida (-COO-) e si protona nella sua parte basica (-NH3+), è 6,06. Questo valore lo si ottiene dalla media tra la costante di dissociazione acida e quella basica. L'amminoacido così dissociato viene definito zwitterione, il quale presenta cariche negative e positive in uguali quantità e dunque, carica globale neutra. Questa proprietà impedisce ad uno zwitterione di subire una migrazione elettroforetica.
Sintesi
Biosintesi La glicina non è un amminoacido essenziale per l'uomo, in quanto viene biosintetizzata nel fegato e nei reni a partire dall'aminoacido serina. Nonostante ciò, la glicina deve essere introdotta anche con la dieta, in quanto la capacità metabolica della biosintesi della glicina non soddisfa la necessità di sintesi del collagene. Nella maggior parte degli organismi, l'enzima serina idrossimetiltransferasi catalizza questa trasformazione tramite il cofattore piridossalfosfato:
Oltre ad essere sintetizzata dalla serina, la glicina può anche essere derivata da treonina, colina o idrossiprolina attraverso il metabolismo inter-organo del fegato e dei reni. Nel fegato dei vertebrati, la sintesi della glicina è catalizzata dalla glicina sintasi (chiamata anche enzima di scissione della glicina). Questa conversione è facilmente reversibile:
Metabolismo La glicina viene degradata attraverso tre vie. La via predominante negli animali e nelle piante è la reazione inversa della via della glicina sintasi menzionata sopra. In questo contesto, il sistema enzimatico coinvolto è lo stesso, ma viene chiamato sistema di scissione della glicina:
Nella seconda via, la glicina viene degradata in due fasi. Il primo passo è la reazione inversa della biosintesi della glicina dalla serina con la serina idrossimetiltransferasi (già menzionata prima). Poi, la serina viene convertita in piruvato dalla serina deidratasi.
Nella terza via della sua degradazione, la glicina viene convertita in gliossilato dalla D-amminoacido ossidasi. Il gliossilato viene quindi ossidato dalla lattato deidrogenasi epatica ad ossalato in una reazione NAD+-dipendente.
Utilizzi
Sintesi proteica La funzione principale della glicina è quella di essere un precursore della sintesi proteica. La maggior parte delle proteine incorpora solo piccole quantità di glicina, un'eccezione notevole è il collagene, che contiene circa il 35% di glicina a causa del suo ruolo periodicamente ripetuto nella formazione della struttura dell'elica del collagene in combinazione con l'idrossiprolina. Nel codice genetico, la glicina è codificata da tutti i codoni che iniziano con GG, ovvero GGU, GGC, GGA e GGG.
Intermedio biosintetico Negli eucarioti, l'acido δ-aminolevulinico, il precursore chiave delle porfirine, viene biosintetizzato dall'enzima ALA sintasi a partire dalla glicina e dal succinil-CoA. La glicina fornisce la subunità centrale C2N di tutte le purine.
Neurotrasmettitore La glicina è anche un neurotrasmettitore inibitorio nel sistema nervoso centrale, specialmente nel midollo spinale e nel tronco encefalico, dove è cruciale per la regolazione dei motoneuroni. Inoltre, degli interneuroni glicinergici sono stati trovati nella retina, nel sistema uditivo ed altre aree implicate nella sensorialità. Come il GABA, la glicina è accoppiata alla modulazione degli ioni cloro intracellulari.
Quando i recettori della glicina sono attivati dal legame con l'amminoacido, il cloruro entra nel neurone attraverso tali recettori, causando un potenziale postsinaptico inibitorio (IPSP). La stricnina è un forte antagonista dei recettori ionotropici della glicina, mentre la bicucullina è debole. La glicina è un co-agonista necessario insieme al glutammato per il funzionamento dei recettori NMDA. In contrasto con il ruolo inibitorio della glicina nel midollo spinale, il suo ruolo nei confronti dei recettori glutammatergici (NMDA) è eccitatorio.
Al di fuori della glicina, altri amminoacidi che possono attivare il recettore sono la serina, la β-alanina, la L-alanina, la taurina e la prolina. Gli studi correnti sostengono il fatto che i siti di legame per la glicina e la stricnina si sovrappongono, ma non sono identici. Fino a tre molecole di glicina servono per attivare il recettore, nozione che riflette la natura cooperativa del recettore dato che la glicina è una molecola molto piccola con una bassa energia di legame. Come nel caso del recettore GABA-A, effettori positivi del recettore includono certi alcoli alifatici, neurosteroidi come il pregnenolone e lo ione zinco.
La glicina è capace di attenuare la risposta glicemica se ingerita con glucosio. Se glicina e glucosio vengono assunti assieme, la risposta del glucosio plasmatico viene attenuata di circa il 50% rispetto alla risposta data dalla sola assunzione di glucosioGannon et al. . Am J Clin Nutr. 2002 Dec;76(6):1302-7..
Integratore La glicina può essere usata tra gli atleti come aiuto ergogenico, ma, in un esperimento condotto su sollevatori di pesi allenati in modo professionale, la sua somministrazione non ha fatto registrare, a breve termine, dei miglioramenti delle prestazioni. La glicina è uno dei precursori della creatina, tripeptide formato per la parte restante da arginina e S-adenosil metionina, necessario per la normale contrazione muscolare. Non sembra tuttavia che la glicina possieda delle proprietà ergogeniche sulla supplementazione di creatinaWilliams MH. . Clin Sports Med. 1999 Jul;18(3):633-49.. Da diversi anni, alcuni studi hanno trovato una correlazione positiva tra l'assunzione di glicina, sia per via endovenosa che orale, e un aumento della secrezione di GHKasai et al. . Acta Endocrinol (Copenh). 1980 Mar;93(3):283-6.Kasai et al. . Metabolism. 1978 Feb;27(2):201-8.Popa M, Florea I. . Biomedicine. 1975 Apr 30;23(4):131-3.. Il GH (ormone della crescita) è un ormone correlato con l'aumento della massa muscolare, tuttavia l'aumento della secrezione di GH su atleti, e/o un conseguente aumento della massa muscolare, non sono stati verificati.
In ambito sportivo può essere suggerito di assumere la glicina assieme ad altri amminoacidi o altre sostanze per potenziarne l'effetto. Ad esempio, è stato visto che l'assunzione orale di un mix di glicina, glutammina e niacina (detta anche vitamina PP o B3) per un totale di 5 grammi al giorno da parte di uomini e donne di mezza età e anziani, ha provocato in 3 settimane un aumento del GH del 70% rispetto all'assunzione di un placeboArwert et al. . Nutr Neurosci. 2003 Oct;6(5):269-75..
Charles Poliquin, coach noto a livello internazionale, suggerisce di assumere un mix di glicina e glutammina nell'immediato post-allenamento coi pesi a supporto del sistema immunitario e per facilitare il recupero fisico. I due amminoacidi sono i componenti del glutatione, comunemente usato per misurare l'efficienza del sistema immunitario. La glicina inoltre contribuirebbe ad abbassare i livelli di cortisolo, ormone dello stress connesso con l'infiammazione, producendo un effetto anti-infiammatorio. "Cose come la glicina, che è un aminoacido che costa pochissimo, possono aumentare la produzione di GH se usata correttamente" (Charles Poliquin).
Alcuni vecchi studi sui ratti misero in luce come una dieta arricchita con glicina, fosse in grado di velocizzare e aumentare la risintesi del glicogeno epatico dopo una prestazione fisica intensaTodd, Allen. . Am J Physiol. 1958 Aug;194(2):338-40.Hunter et al. . J Nutr. 1967 May;92(1):133-7..
Uno studio ha esaminato l'effetto dell'ingestione acuta di glicina sulle prestazioni nel sollevamento pesi. Questo studio esaminava il potenziale effetto tempone della glutammina sulla produzione di acido lattico durante l'esercizio coi pesi (fino al cedimento muscolare). Un'ora dopo l'ingestione di glutammina (0.3g/kg), l'ingestione di glicina (0.3g/kg), o l'ingestione di un placebo, i soggetti eseguirono 2 serie di leg press (al 200% del peso corporeo) e panca (al 100% del peso corporeo). Ciò equivale a una media di ~23g di aminoacidi ingeriti tutti in una volta, ma non sono stati segnalati disturbi al tratto gastrointestinale. Ogni soggetto ha consumato uno dei tre supplementi prima delle tre sessioni di prova separate da una settimana. Non vi è stato alcun effetto della glicina sul numero di ripetizioni eseguite rispetto all'ingestione di placebo o di glutammina. Questi risultati indicano che una dose elevata di glicina ingerita prima dell'esercizio non ha effetti sulle prestazioni nel sollevamento pesi su soggetti allenatiAntonio et al. . J Strength Cond Res. 2002 Feb;16(1):157-60..
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