Glutathionperoxidáza - Glutathione peroxidase

Glutathionperoxidáza
GlutPeroxidáza-1GP1.png
Krystalografická struktura hovězí glutathionperoxidáza 1.[1]
Identifikátory
EC číslo1.11.1.9
Číslo CAS9013-66-5
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum
Genová ontologieAmiGO / QuickGO
Glutathionperoxidáza
Identifikátory
SymbolGSHPx
PfamPF00255
InterProIPR000889
STRÁNKAPDOC00396
SCOP21gp1 / Rozsah / SUPFAM

Glutathionperoxidáza (GPx) (ES 1.11.1.9 ) je obecný název souboru enzym rodina s peroxidáza činnost, jejíž hlavní biologickou úlohou je chránit organismus před oxidačním poškozením.[2] Biochemickou funkcí glutathionperoxidázy je snížit lipid hydroperoxidy jejich odpovídajícím alkoholy a snížit zdarma peroxid vodíku zalít.[3]

Isozymes

Několik isozymů je kódováno různými geny, které se liší buněčným umístěním a specificitou substrátu. Glutathionperoxidáza 1 (GPx1) je nejhojnější verze nalezená v cytoplazmě téměř všech savčích tkání, jejichž preferovaným substrátem je peroxid vodíku. Glutathionperoxidáza 4 (GPx4) má vysokou preferenci lipidových hydroperoxidů; je exprimován téměř v každé savčí buňce, i když na mnohem nižších úrovních. Glutathionperoxidáza 2 je intestinální a extracelulární enzym, zatímco glutathionperoxidáza 3 je extracelulární, zvláště bohatá na plazmu.[4] Dosud bylo u lidí identifikováno osm různých izoforem glutathionperoxidázy (GPx1-8).

GenMístoEnzym
GPX1Chr. 3 s21.3glutathionperoxidáza 1
GPX2Chr. 14 q24.1glutathionperoxidáza 2 (gastrointestinální)
GPX3Chr. 5 q23glutathionperoxidáza 3 (plazma)
GPX4Chr. 19 str. 13.3glutathionperoxidáza 4 (fosfolipidhydroperoxidáza)
GPX5Chr. 6 str. 21,32glutathionperoxidáza 5 (protein související s epididymálním androgenem)
GPX6Chr. 6 strglutathionperoxidáza 6 (čichový)
GPX7Chr. 1 strglutathionperoxidáza 7
GPX8Chr. 5 q11.2glutathionperoxidáza 8 (předpokládané)

Reakce

Hlavní reakcí je glutathionperoxidáza katalyzuje je:

2GSH + H2Ó2 → GS – SG + 2H2Ó

kde GSH představuje snížený monomerní glutathion a GS – SG představuje glutathion disulfid. Mechanismus zahrnuje oxidaci selenol a selenocystein zbytek peroxidem vodíku. Tento proces dává derivaci s a kyselina selenenová (RSeOH) skupina. Kyselina selenenová se poté převede zpět na selenol dvoustupňovým procesem, který začíná reakcí s GSH za vzniku GS-SeR a voda. Druhá molekula GSH redukuje meziprodukt GS-SeR zpět na selenol a uvolňuje GS-SG jako vedlejší produkt. Zjednodušená reprezentace je uvedena níže:[5]

RSeH + H2Ó2 → RSeOH + H2Ó
RSeOH + GSH → GS-SeR + H2Ó
GS-SeR + GSH → GS-SG + RSeH

Glutathion reduktáza pak redukuje oxidovaný glutathion k dokončení cyklu:

GS – SG + NADPH + H+ → 2 GSH + NADP+.

Struktura

Savčí GPx1, GPx2, GPx3, a GPx4 bylo prokázáno, že jsou selen - obsahující enzymy, zatímco GPx6 je selenoprotein u lidí s homology obsahujícími cystein v hlodavci. GPx1, GPx2 a GPx3 jsou homotetramerické proteiny, zatímco GPx4 má monomerní strukturu. Protože integrita buněčné a subcelulární membrány silně závisí na glutathion peroxidáza, její antioxidační samotný ochranný systém do značné míry závisí na přítomnosti selen.

Zvířecí modely

Myši geneticky upravené tak, aby neobsahovaly glutathionperoxidázu 1 (Gpx1−/− myši) jsou hrubě fenotypicky normální a mají normální délku života, což naznačuje, že tento enzym není pro život kritický. Gpx1−/− myši vyvinuly šedý zákal v raném věku a vykazovaly defekty proliferace svalových satelitních buněk.[4] GPX1 −/− myši vykazovaly až o 16 dB vyšší sluchová odezva mozkového kmene (ABR) prahové hodnoty než kontrolní myši. Po expozici hluku 110 dB po dobu jedné hodiny, Gpx1 −/− myši měly až o 15 dB vyšší ztrátu sluchu vyvolanou hlukem ve srovnání s kontrolními myšmi.[6]"

Myši s vyřazením pro GPX3 (GPX3−/−) nebo GPX2 (GPX2−/−) se také vyvíjejí normálně [7][8]

Nicméně, glutathionperoxidáza 4 knockout myši umírají během raného embryonálního vývoje.[4] Některé důkazy však naznačují, že snížené hladiny glutathionperoxidázy 4 mohou prodloužit očekávanou délku života u myší.[9]

The hovězí enzym erytrocytů má a molekulární váha ze dne 84 kDa.

Objev

Glutathionperoxidáza byla objevena v roce 1957 Gordonem C. Millsem.[10]

Metody pro stanovení aktivity glutathionperoxidázy

Aktivita glutathionperoxidázy se měří spektrofotometricky pomocí několika metod. Široce se používá přímý test spojením reakce peroxidázy s glutathionreduktázou s měřením konverze NADPH na NADP. [11] Druhým přístupem je měření zbytkového GSH v reakci s Ellmanovo činidlo. Na základě toho bylo vyvinuto několik postupů pro měření aktivity glutathionperoxidázy s použitím různých hydroperoxidů jako substrátů pro redukci, např. kumenhydroperoxid,[12] terc-butylhydroperoxid [13] a peroxid vodíku. [14]

Klinický význam

Bylo prokázáno, že nízké hladiny glutathionperoxidázy měřené v sérum může být faktorem přispívajícím k vitiligo.[15] Nižší hladiny glutathionperoxidu v plazmě byly také pozorovány u pacientů s cukrovka typu 2 s makroalbuminurie a to souviselo s fází diabetická nefropatie.[Citace je zapotřebí ] V jedné studii byla aktivita glutathionperoxidázy spolu s dalšími antioxidačními enzymy, jako je superoxiddismutáza a kataláza nebyl spojen s ischemická choroba srdeční riziko u žen.[16] Bylo zjištěno, že aktivita glutathionperoxidázy je mnohem nižší u pacientů s relapsující-remitující roztroušená skleróza.[17] Jedna studie naznačuje, že polymorfismy glutathionperoxidázy a superoxiddismutázy hrají roli ve vývoji celiakie.[18]

Viz také

Reference

  1. ^ PDB: 1GP1​; Epp O, Ladenstein R, Wendel A (červen 1983). "Rafinovaná struktura selenoenzymu glutathionperoxidázy při rozlišení 0,2 nm". European Journal of Biochemistry / FEBS. 133 (1): 51–69. doi:10.1111 / j.1432-1033.1983.tb07429.x. PMID  6852035.
  2. ^ Nachiappan, Vasanthi; Muthukumar, Kannan (prosinec 2010). "Oxidační stres vyvolaný kadmiem v Saccharomyces cerevisiae". Indický žurnál biochemie a biofyziky. 47 (6). ISSN  0975-0959.
  3. ^ Muthukumar, Kannan; Rajakumar, Selvaraj; Sarkar, Mary Nirmala; Nachiappan, Vasanthi (01.05.2011). „Glutathionperoxidáza3 Saccharomyces cerevisiae chrání fosfolipidy během oxidačního stresu vyvolaného kadmiem“. Antonie van Leeuwenhoek. 99 (4): 761–771. doi:10.1007 / s10482-011-9550-9. ISSN  1572-9699. PMID  21229313. S2CID  21850794.
  4. ^ A b C Muller FL, Lustgarten MS, Jang Y, Richardson A, Van Remmen H (srpen 2007). "Trendy v teoriích oxidačního stárnutí". Radikální biologie a medicína zdarma. 43 (4): 477–503. doi:10.1016 / j.freeradbiomed.2007.03.034. PMID  17640558.
  5. ^ Bhabak KP, Mugesh G (listopad 2010). "Funkční napodobeniny glutathionperoxidázy: bioinspirované syntetické antioxidanty". Účty chemického výzkumu. 43 (11): 1408–19. doi:10,1021 / ar100059g. PMID  20690615.
  6. ^ Ohlemiller KK, McFadden SL, Ding DL, Lear PM, Ho YS (listopad 2000). „Cílená mutace genu pro buněčnou glutathionperoxidázu (Gpx1) zvyšuje hluk způsobenou ztrátu sluchu u myší“. Časopis Asociace pro výzkum v otolaryngologii. 1 (3): 243–54. doi:10,1007 / s101620010043. PMC  2504546. PMID  11545230.
  7. ^ Esworthy RS, Aranda R, Martín MG, Doroshow JH, Binder SW, Chu FF (září 2001). "Myši s kombinovaným narušením genů Gpx1 a Gpx2 mají kolitidu". American Journal of Physiology. Fyziologie gastrointestinálního traktu a jater. 281 (3): G848-55. doi:10.1152 / ajpgi.2001.281.3.G848. PMID  11518697.
  8. ^ Olson GE, Whitin JC, Hill KE, Winfrey VP, Motley AK, Austin LM, Deal J, Cohen HJ, Burk RF (květen 2010). „Extracelulární glutathionperoxidáza (Gpx3) se specificky váže na bazální membrány myší tubulární buňky ledvinové kůry“. American Journal of Physiology. Fyziologie ledvin. 298 (5): F1244-53. doi:10.1152 / ajprenal.00662.2009. PMC  2867408. PMID  20015939.
  9. ^ Ran Q, Liang H, Ikeno Y, Qi W, Prolla TA, Roberts LJ, Wolf N, Van Remmen H, VanRemmen H, Richardson A (září 2007). „Snížení glutathionperoxidázy 4 prodlužuje životnost díky zvýšené citlivosti na apoptózu“. Časopisy gerontologie. Série A, Biologické vědy a Lékařské vědy. 62 (9): 932–42. doi:10.1093 / gerona / 62.9 932. PMID  17895430.
  10. ^ Mills GC (listopad 1957). „Katabolismus hemoglobinu. I. Glutathionperoxidáza, enzym erytrocytů, který chrání hemoglobin před oxidačním rozkladem“. The Journal of Biological Chemistry. 229 (1): 189–97. PMID  13491573.
  11. ^ Paglia, D.E., a Valentine W.N. (1967). "Studie o kvantitativní a kvalitativní charakterizaci glutathionperoxidázy erytrocytů". The Journal of Laboratory and Clinical Medicine. 70 (1): 158–169. PMID  6066618.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  12. ^ Zakowski, Jack J .; Tappel, Al L. (01.09.1978). „Poloautomatický systém pro měření glutathionu při stanovení glutathionperoxidázy“. Analytická biochemie. 89 (2): 430–436. doi:10.1016 / 0003-2697 (78) 90372-X. ISSN  0003-2697. PMID  727443.
  13. ^ Moin, V.M. (1986). "Jednoduchá a specifická metoda pro stanovení aktivity glutathionperoxidázy v erytrocytech". Laboratornoe Delo. 12: 724–727. PMID  2434712.
  14. ^ Razygraev, A. V .; Yushina, A. D .; Titovich, I. A. (2018-08-01). „Metoda měření aktivity glutathionperoxidázy v mozkovém mozku: aplikace ve farmakologických experimentech“. Bulletin experimentální biologie a medicíny. 165 (4): 589–592. doi:10.1007 / s10517-018-4219-2. ISSN  1573-8221. S2CID  52038817.
  15. ^ Zedan H, Abdel-Motaleb AA, Kassem NM, Hafeez HA, Hussein MR (březen 2015). "Nízká hladina aktivity glutathionperoxidázy u pacientů s vitiligo". Časopis kožní medicíny a chirurgie. 19 (2): 144–8. doi:10.2310/7750.2014.14076. PMID  25775636. S2CID  32708904.
  16. ^ Yang S, Jensen MK, Rimm EB, Willett W, Wu T (listopad 2014). „Činnosti superoxiddismutázy erytrocytů, glutathionperoxidázy a aktivity katalázy a riziko ischemické choroby srdeční u obecně zdravých žen: prospektivní studie“. American Journal of Epidemiology. 180 (9): 901–8. doi:10.1093 / aje / kwu195. PMC  4207716. PMID  25156995.
  17. ^ Socha K, Kochanowicz J, Karpińska E, Soroczyńska J, Jakoniuk M, Mariak Z, Borawska MH (2014). „Stravovací návyky a selen, glutathionperoxidáza a celkový antioxidační stav v séru pacientů s relaps-remitující roztroušenou sklerózou“. Výživový deník. 13: 62. doi:10.1186/1475-2891-13-62. PMC  4080729. PMID  24943732.
  18. ^ Katar M, Ozugurlu AF, Ozyurt H, Benli I (2014). "Hodnocení polymorfismů glutathionperoxidázy a superoxiddismutázy u pacientů s celiakií". Genetika a molekulární výzkum. 13 (1): 1030–7. doi:10.4238 / 2014.Únor.20.4. PMID  24634124.