NADH peroxidáza - NADH peroxidase

NADH peroxidáza
Struktura NADH peroxidázy z Enterococcus faecalis.png
Struktura NADH peroxidázy z Enterococcus faecalis. Převzato z PDB: 2NPX​.
Identifikátory
EC číslo1.11.1.1
Číslo CAS9032-24-0
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum
Genová ontologieAmiGO / QuickGO

v enzymologie, a NADH peroxidáza (ES 1.11.1.1 ) je enzym že katalyzuje the chemická reakce

NADH + H+ + H2Ó2 NAD+ + 2 H2Ó

Předpokládanou funkcí NADH peroxidázy je inaktivace H2Ó2 generované v buňce, například glycerol-3-fosfát oxidáza během metabolismu glycerolu nebo dismutace superoxid, před H2Ó2 způsobuje poškození základních buněčných komponent.[1]

3 substráty tohoto enzymu jsou NADH, H+, a H2Ó2, zatímco jeho dva produkty jsou NAD+ a H2Ó. Zaměstnává jednoho kofaktor, FAD, nicméně žádný diskrétní FADH2 byl pozorován meziprodukt.[2]

Tento enzym patří do rodiny oxidoreduktázy, konkrétně ty, které působí na peroxid jako akceptor (peroxidázy). The systematické jméno této třídy enzymů je NADH: peroxid vodíku oxidoreduktáza. Mezi další běžně používaná jména patří DPNH peroxidáza, NAD peroxidáza, difosfopyridinový nukleotidperoxidáza, NADH-peroxidáza, nikotinamid adenin dinukleotid peroxidáza, a NADH2 peroxidáza.

Struktura

Krystalová struktura NADH peroxidázy se podobá glutathion reduktáza s ohledem na řetízkový záhyb a umístění, jakož i konformaci protetické skupiny FAD[3]

His10 NADH peroxidázy je umístěn blízko N-konce šroubovice R1 v místě vazby FAD.[4] Jeden z atomů kyslíku Cys42-SO3H je vodíkově vázán jak k His10 imidazol a na konec Cys42 N. Funkce His10 částečně stabilizuje neobvyklé redoxní centrum Cys42-SOH.[3] Arg303 také stabilizuje Cys42-SO3H. Glu-14 se podílí na vytváření těsného dimerního rozhraní, které omezuje přístup k rozpouštědlům, což je důležité pro udržení oxidačního stavu kyseliny sulfenové.[4]

Zarovnání NADH, FAD a cysteinu 42 v NADH peroxidáze, upraveno z PDB 2NPX
Čtyři zbytky nezbytné pro funkčnost aktivního místa v NADH peroxidáze, upravené z PDB 2NPX

Reakční mechanismus

NADH peroxidáza z Enterococcus faecalis je jedinečný v tom, že využívá redoxní páru Cys42 thiol / kyselina sulfenová (-SH / -SOH) v heterolytické štěpení peroxidové vazby ke katalýze dvouelektronové redukce peroxidu vodíku na vodu.[5]

Kinetický mechanismus divokého typu peroxidázy zahrnuje (1) NADH redukci E (FAD, Cys42-SOH) na EH2(FAD, Cys42-SH) v počátečním kroku primování; (2) rychlé navázání NADH na EH2; (3) snížení H2Ó2 Cys42-thiolátem, čímž se získá E • NADH; a (4) přenos hydridu omezujícího rychlost z vázaného NADH, regenerující EH2.[6] Žádné diskrétní FADH2 byl však pozorován meziprodukt a přesné podrobnosti redukce Cys42-SOH nebyly objasněny.[7]

  1. E + NADH → (EH2„NAD+) * → EH2„NAD+ → EH2 + NAD+ + H2Ó
  2. EH2 + NADH → EH2• NADH *
  3. EH2• NADH * + H2Ó2 → E • NADH + H2Ó
  4. E • NADH + H+ → EH2• NAD+ + H2Ó
  5. EH2• NAD+ → EH2 + NAD+

Inhibitory zahrnují Ag+, Cl−Co2+, Cu2+, Hg2+, NaN3, Pb2+a SO42−.[8] Při neoptimálním H2Ó2 Koncentrace a koncentrace NADH, které jsou saturující, NADH inhibuje peroxidázovou aktivitu NADH peroxidázy přeměnou enzymu na nestabilní meziprodukt. NAD+ chová se jako aktivátor obrácením rovnováh, které vedou k nestabilnímu meziproduktu, a tím přeměňuje enzym na kineticky aktivní komplex, který snižuje H2Ó2.[9]

Biologická funkce

NADH eliminuje potenciálně toxický peroxid vodíku pod aerobní růst podmínek a představuje enzymatickou obranu dostupnou proti H2Ó2-zprostředkovaný oxidační stres. Za druhé, enzym představuje další mechanismus pro regeneraci NAD+ zásadní pro přísně fermentační metabolismus tohoto organismu.[2][10] Enzym může také chránit před exogenním H2Ó2 a přispívají k bakteriálním virulence.[11]

Skutečná funkce NADH peroxidáz a oxidáz v rostlinách je stále nejasná, ale mohly by působit při včasné signalizaci oxidačního stresu produkcí H2Ó2.[12]

Alternativní role může zahrnovat regulaci H2Ó2 tvorba NADH peroxidázou a oxidázou při uvolňování a rekonstrukci buněčné stěny.[13]

Reference

  1. ^ La Carbona S, Sauvageot N, Giard JC, Benachour A, Posteraro B, Auffray Y, Sanguinetti M, Hartke A (prosinec 2007). „Srovnávací studie fyziologických rolí tří peroxidáz (NADH peroxidáza, alkylhydroperoxidreduktáza a thiolperoxidáza) v reakci na oxidační stres, přežití uvnitř makrofágů a virulenci Enterococcus faecalis.“ Mol. Microbiol. 66 (5): 1148–63. doi:10.1111 / j.1365-2958.2007.05987.x. PMID  17971082. S2CID  40046805.
  2. ^ A b Miller H, Poole LB, Claiborne A (červen 1990). „Heterogenita mezi NADH peroxidázami streptokoků skupiny D obsahujícími flavin. Analýza enzymu ze Streptococcus faecalis ATCC 9790“. J. Biol. Chem. 265 (17): 9857–63. PMID  2161844.
  3. ^ A b Stehle T, Claiborne A, Schulz GE (leden 1993). "NADH vazebné místo a katalýza NADH peroxidázy". Eur. J. Biochem. 211 (1–2): 221–6. doi:10.1111 / j.1432-1033.1993.tb19889.x. PMID  8425532.
  4. ^ A b Yeh JI, Claiborne A (2002). "Krystalové struktury oxidovaných a redukovaných forem NADH peroxidázy". Pervitin Enzymol. Metody v enzymologii. 353: 44–54. doi:10.1016 / S0076-6879 (02) 53035-4. ISBN  978-0-12-182256-9. PMID  12078517.
  5. ^ Crane EJ, Yeh JI, Luba J, Claiborne A (srpen 2000). „Analýza kinetických a redoxních vlastností mutantu NADH peroxidáza R303M: korelace s krystalovou strukturou“. Biochemie. 39 (34): 10353–64. doi:10,1021 / bi000553m. PMID  10956025.
  6. ^ Crane EJ, Parsonage D, Poole LB, Claiborne A (říjen 1995). „Analýza kinetického mechanismu enterokokové NADH peroxidázy odhaluje katalytické role komplexů NADH s oxidovanými i dvou elektrony redukovanými enzymovými formami“. Biochemie. 34 (43): 14114–24. doi:10.1021 / bi00043a016. PMID  7578008.
  7. ^ Crane EJ, Parsonage D, Claiborne A (únor 1996). „Histidin-10 v aktivním prostředí enterokokové NADH peroxidázy není pro katalytickou aktivitu nezbytný“. Biochemie. 35 (7): 2380–7. doi:10.1021 / bi952347y. PMID  8652580.
  8. ^ Dolin MI (březen 1957). „Oxidázy Streptococcus faecalis pro redukovaný difosfopyridinový nukleotid. III. Izolace a vlastnosti flavinperoxidázy pro redukovaný difosfopyridinový nukleotid“. J. Biol. Chem. 225 (1): 557–73. PMID  13416259.
  9. ^ Dolin MI (září 1977). „DPNH peroxidáza: efektorové aktivity DPN“ (PDF). Biochem. Biophys. Res. Commun. 78 (1): 393–400. doi:10.1016 / 0006-291X (77) 91267-0. hdl:2027.42/22844. PMID  199166.
  10. ^ Hansson L, Häggström MH (1984). "Účinky růstových podmínek na aktivity superoxiddismutázy a NADH-oxidázy / NADH-peroxidázy v Streptococcus lactis". Současná mikrobiologie. 10 (6): 345–351. doi:10.1007 / BF01626563. S2CID  27660179.
  11. ^ Gordon J, Holman RA, McLeod JW (říjen 1953). "Další pozorování produkce peroxidu vodíku anaerobními bakteriemi". J Pathol Bacteriol. 66 (2): 527–37. doi:10,1002 / cesta.1700660224. PMID  13118459.
  12. ^ Šimonovičová M, Tamás L, Huttová J, Mistrík I (2004). „Vliv hliníku na aktivity enzymů souvisejících s oxidačním stresem v kořenech ječmene“. Biologia Plantarum. 48 (2): 261–266. doi:10.1023 / B: BIOP.0000033454.95515.8a. S2CID  34802416.
  13. ^ Chen SX, Schopfer P (březen 1999). "Výroba hydroxylových radikálů ve fyziologických reakcích. Nová funkce peroxidázy". Eur. J. Biochem. 260 (3): 726–35. doi:10.1046 / j.1432-1327.1999.00199.x. PMID  10103001.