Peroxiredoxin - Peroxiredoxin - Wikipedia

AhpC-TSA
Peroxiredoxin.png
Struktura společnosti AhpC, a bakteriální 2-cysteinperoxiredoxin z Salmonella typhimurium.
Identifikátory
SymbolAhpC-TSA
PfamPF00578
Pfam klanCL0172
InterProIPR000866
SCOP21prx / Rozsah / SUPFAM
OPM nadčeleď131
OPM protein1xvw
peroxiredoxin
Identifikátory
EC číslo1.11.1.15
Číslo CAS207137-51-7
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum
Genová ontologieAmiGO / QuickGO

Peroxiredoxiny (Prxs, ES 1.11.1.15; HGNC kořenový symbol PRDX) jsou všudypřítomné rodina z antioxidant enzymy to také ovládá cytokin -indukovaný peroxid úrovně a tím zprostředkovat signální transdukce v savčích buňkách.[1] Členové rodiny u lidí jsou PRDX1, PRDX2, PRDX3, PRDX4, PRDX5, a PRDX6. Fyziologický význam peroxiredoxinů je ilustrován jejich relativním množstvím (jedním z nejhojnějších proteinů v erytrocytech po hemoglobinu je peroxiredoxin 2).

Klasifikace

Prxs byly historicky rozděleny do tří (mechanistických) tříd:

  • Typické 2-Cys Prxs
  • Atypické 2-Cys Prxs a
  • 1-Cys Prxs.

Označení „1-Cys“ a „2-Cys“ Prxs bylo zavedeno v roce 1994[2] jak bylo zjištěno, že z 22 v té době známých sekvencí Prx byl absolutně konzervován pouze jeden zbytek Cys; toto je zbytek, který je nyní rozpoznán jako (požadovaný) peroxidatický cystein, CP. Druhým, částečně konzervovaným cysteinem, který byl v té době znám, je štěpící cystein, CR, který tvoří mezi podjednotkou disulfidovou vazbu s CP v rozšířených a hojných Prxs někdy označovaných jako „typické 2-Cys Prxs“. Nakonec si uvědomili, že CR může pobývat na různých pozicích v různých členech rodiny Prx, což vede k přidání kategorie „atypický 2-Cys Prx“ (Prxs, pro které CR je přítomen, ale ne v „typické“, původně identifikované poloze).

S velkým množstvím informací, které jsou v současné době k dispozici o strukturách a sekvencích Prx, je nyní známo, že členové rodiny spadají do šesti tříd nebo podskupin, označených jako Prx1 (v podstatě synonymem pro „typické 2-Cys“), Prx5, Prx6, PrxQ, Tpx a Skupiny AhpE. Nyní se uznává, že existence a umístění C.R napříč všemi 6 skupinami je heterogenní. I když tedy označení „1-Cys Prx“ bylo původně spojováno se skupinou Prx6 na základě nedostatku CR v lidském PrxVI a zdá se, že mnoho členů skupiny Prx6 nemá CR, ve všech podskupinách jsou členové "1-Cys". Kromě toho C.R může být umístěn na 5 (známých) místech ve struktuře, čímž se získá buď mezisubunitová nebo intrasubunitová disulfidová vazba v oxidovaném proteinu (v závislosti na CR umístění).[3] Pro usnadnění identifikace nových členů a podskupiny, do které patří, je prohledávatelná databáze ( Klasifikace peroxiRedoxinů indEX ) včetně sekvencí Prx identifikovaných z GenBank (leden 2008 až říjen 2011) byl vytvořen bioinformatickou analýzou a je veřejně dostupný dostupný.[4]

Katalytický cyklus

Tyto enzymy sdílejí stejný základní katalytický mechanismus, ve kterém je redox aktivní cystein (peroxidatový cystein) v aktivním místě se oxiduje na a kyselina sulfenová peroxidovým substrátem.[5] Recyklace kyseliny sulfenové zpět na a thiol je to, co odlišuje tři třídy enzymů. 2-Cys peroxiredoxiny jsou redukovány o thioly jako jsou thioredoxiny, proteiny podobné thioredoxinu, případně glutathion, zatímco enzymy 1-Cys mohou být sníženy o kyselina askorbová nebo glutathion v přítomnosti GST -π.[6] Pomocí krystalických struktur s vysokým rozlišením byl pro Prxs odvozen podrobný katalytický cyklus,[7] včetně modelu redoxně regulovaného oligomerního stavu navrženého pro řízení aktivity enzymu.[8] Inaktivace těchto enzymů nadměrnou oxidací (také známou jako hyperoxidace) aktivního thiolu na kyselina sírová lze zvrátit pomocí sulfiredoxin.[9]

Peroxiredoxiny jsou v bakteriích často označovány jako alkylhydroperoxidreduktáza (AhpC).[10] Jiná jména zahrnují thiolový specifický antioxidant (TSA) a thioredoxinperoxidázu (TPx).[11]

Savci exprimují šest peroxiredoxinů:[12]

Regulace enzymů

Peroxiredoxiny lze regulovat pomocí fosforylace, redoxní stav jako je sulfonace,[13] acetylace, nitrace, stavy zkrácení a oligomerizace.

Funkce

Peroxiredoxin je snížen o thioredoxin (Trx) po redukci peroxid vodíku (H2Ó2) v následujících reakcích:[14]

  • Prx (snížený) + H2Ó2 → Prx (oxidovaný) + 2H2Ó
  • Prx (oxidovaný) + Trx (redukovaný) → Prx (redukovaný) + Trx (oxidovaný)

Oxidovaná forma Prx je neaktivní ve své aktivitě reduktázy, ale může fungovat jako molekulární chaperon,[15] vyžadující darování elektronů ze sníženého Trx, aby se obnovila jeho katalytická aktivita.[16]

Fyziologický význam peroxiredoxinů je ilustrován jejich relativním množstvím (jeden z nejhojnějších proteinů v erytrocytech po hemoglobinu je peroxiredoxin 2 ), jakož i studie v knokaut myši. Myši chybí peroxiredoxin 1 nebo 2 se u nich rozvine těžká hemolytická anémie a jsou náchylní k jistým hematopoetický rakoviny. Peroxiredoxin 1 knockoutované myši mají 15% zkrácení délky života.[17] Peroxiredoxin 6 knockoutované myši jsou životaschopné a nevykazují zjevnou závažnou patologii, ale jsou citlivější na určité exogenní zdroje oxidačního stresu, jako je hyperoxie.[18] Peroxiredoxin 3 (mitochondriální matrix peroxiredoxin) knockoutované myši jsou životaschopné a nevykazují zjevnou hrubou patologii. Navrhuje se, aby peroxiredoxiny hrály roli v buněčné signalizaci regulací H2Ó2 úrovně.[19]

Rostlinné 2-Cys peroxiredoxiny jsou posttranslačně cíleny na chloroplasty,[20] kde chrání fotosyntetickou membránu před fotooxidačním poškozením.[21] Exprese jaderného genu závisí na signalizaci chloroplastu k jádru a reaguje na fotosyntetické signály, jako je dostupnost akceptoru ve fotosystému II a ABA.[22]

Cirkadiánní hodiny

Peroxiredoxiny byly zahrnuty do 24hodinové interní cirkadiánní hodiny mnoha organismů.[23][24][25]

Viz také

Reference

  1. ^ Rhee S, Chae H, Kim K (2005). „Peroxiredoxiny: historický přehled a spekulativní náhled nových mechanismů a nových konceptů v buněčné signalizaci“. Zdarma Radic Biol Med. 38 (12): 1543–52. doi:10.1016 / j.freeradbiomed.2005.02.026. PMID  15917183.
  2. ^ Chae HZ, Robison K, Poole LB, Church G, Storz G, Rhee SG (1994). „Klonování a sekvenování thiolově specifického antioxidantu z mozku savců: alkylhydroperoxidreduktáza a thiolově specifický antioxidant definují velkou skupinu antioxidačních enzymů“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 91 (15): 7017–7021. Bibcode:1994PNAS ... 91.7017C. doi:10.1073 / pnas.91.15.7017. PMC  44329. PMID  8041738.
  3. ^ Perkins, Arden; Nelson, Kimberly J .; Fara, Derek; Poole, Leslie B .; Karplus, P. Andrew (01.08.2015). „Peroxiredoxiny: strážci proti oxidačnímu stresu a modulátory peroxidové signalizace“. Trendy v biochemických vědách. 40 (8): 435–445. doi:10.1016 / j.tibs.2015.05.001. ISSN  0968-0004. PMC  4509974. PMID  26067716.
  4. ^ Soito, Laura; Williamson, Chris; Knutson, Stacy T .; Fetrow, Jacquelyn S .; Poole, Leslie B .; Nelson, Kimberly J. (01.01.2011). „PREX: PeroxiRedoxin klasifikace indEX, databáze přiřazení podčeledí napříč rozmanitou rodinou peroxiredoxinů“. Výzkum nukleových kyselin. 39 (Problém s databází): D332–337. doi:10.1093 / nar / gkq1060. ISSN  1362-4962. PMC  3013668. PMID  21036863.
  5. ^ Claiborne A, Yeh JI, Mallett TC, Luba J, Crane EJ, Charrier V, Parsonage D (listopad 1999). „Protein-sulfenové kyseliny: různé role nepravděpodobného hráče v enzymové katalýze a redoxní regulaci“. Biochemie. 38 (47): 15407–16. doi:10.1021 / bi992025k. PMID  10569923.
  6. ^ Monteiro G, Horta BB, Pimenta DC, Augusto O, Netto LE (březen 2007). „Redukce 1-Cys peroxiredoxinů askorbátem mění paradox pro antioxidanty specifické pro thiol a odhaluje další funkci vitaminu C“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104 (12): 4886–91. Bibcode:2007PNAS..104.4886M. doi:10.1073 / pnas.0700481104. PMC  1829234. PMID  17360337.
  7. ^ Perkins, Arden; Fara, Derek; Nelson, Kimberly J .; Ogba, O. Maduka; Cheong, Paul Ha-Yeon; Poole, Leslie B .; Karplus, P. Andrew (04.10.2016). „Peroxiredoxin Catalysis at Atomic Resolution“. Struktura. 24 (10): 1668–1678. doi:10.1016 / j.str.2016.07.012. ISSN  1878-4186. PMC  5241139. PMID  27594682.
  8. ^ Wood ZA, Schröder E, Robin Harris J, Poole LB (leden 2003). "Struktura, mechanismus a regulace peroxiredoxinů". Trends Biochem. Sci. 28 (1): 32–40. doi:10.1016 / S0968-0004 (02) 00003-8. PMID  12517450.
  9. ^ Jönsson TJ, Lowther WT (2007). Peroxiredoxin opravné proteiny. Subcell. Biochem. Subcelulární biochemie. 44. str. 115–41. doi:10.1007/978-1-4020-6051-9_6. ISBN  978-1-4020-6050-2. PMC  2391273. PMID  18084892.
  10. ^ Poole LB (leden 2005). „Bakteriální obrana proti oxidantům: mechanické vlastnosti peroxidáz na bázi cysteinu a jejich flavoproteinreduktáz“. Oblouk. Biochem. Biophys. 433 (1): 240–54. doi:10.1016 / j.abb.2004.09.006. PMID  15581580.
  11. ^ Chae HZ, Rhee SG (květen 1994). „Thiol-specifický antioxidant a sekvenční homologie s různými proteiny neznámé funkce“. Biofaktory. 4 (3–4): 177–80. PMID  7916964.
  12. ^ Kim SY, Jo HY, Kim MH, Cha YY, Choi SW, Shim JH, Kim TJ, Lee KY (listopad 2008). „Hyperoxidace závislá na H2O2 peroxiredoxinu 6 (Prdx6) hraje roli v buněčné toxicitě prostřednictvím regulace aktivity iPLA2“. J. Biol. Chem. 283 (48): 33563–8. doi:10,1074 / jbc.M806578200. PMC  2662274. PMID  18826942.
  13. ^ Wu, C; Dai, H; Yan, L; Liu, T; Cui, C; Chen, T; Li, H (červenec 2017). „Sulfonace štěpícího cysteinu v lidském peroxiredoxinu 1: komplexní analýza hmotnostní spektrometrií“. Radikální biologie a medicína zdarma. 108: 785–792. doi:10.1016 / j.freeradbiomed.2017.04.341. PMC  5564515. PMID  28450148.
  14. ^ Rhee SG, Kang SW, Chang TS, Jeong W, Kim K (červenec 2001). "Peroxiredoxin, nová rodina peroxidáz". IUBMB Life. 52 (1–2): 35–41. doi:10.1080/15216540252774748. PMID  11795591.
  15. ^ Wu, C; Dai, H; Yan, L; Liu, T; Cui, C; Chen, T; Li, H (červenec 2017). „Sulfonace štěpícího cysteinu v lidském peroxiredoxinu 1: komplexní analýza hmotnostní spektrometrií“. Radikální biologie a medicína zdarma. 108: 785–792. doi:10.1016 / j.freeradbiomed.2017.04.341. PMC  5564515. PMID  28450148.
  16. ^ Pillay CS, Hofmeyr JH, Olivier BG, Snoep JL, Rohwer JM (leden 2009). „Enzymy nebo redoxní páry? Kinetika reakcí thioredoxinu a glutaredoxinu v kontextu biologie systémů“. Biochem. J. 417 (1): 269–75. doi:10.1042 / BJ20080690. PMID  18694397.
  17. ^ Neumann CA, Krause DS, Carman CV, Das S, Dubey DP, Abraham JL, Bronson RT, Fujiwara Y, Orkin SH, Van Etten RA (červenec 2003). „Zásadní role peroxiredoxinu Prdx1 v antioxidační obraně erytrocytů a potlačení nádoru“. Příroda. 424 (6948): 561–5. Bibcode:2003 Natur.424..561N. doi:10.1038 / nature01819. PMID  12891360.
  18. ^ Muller FL, Lustgarten MS, Jang Y, Richardson A, Van Remmen H (srpen 2007). "Trendy v teoriích oxidačního stárnutí". Free Radic. Biol. Med. 43 (4): 477–503. doi:10.1016 / j.freeradbiomed.2007.03.034. PMID  17640558.
  19. ^ Rhee SG, Kang SW, Jeong W, Chang TS, Yang KS, Woo HA (duben 2005). "Funkce intracelulárního posla peroxidu vodíku a jeho regulace peroxiredoxiny". Curr. Opin. Cell Biol. 17 (2): 183–9. doi:10.1016 / j.ceb.2005.02.004. PMID  15780595.
  20. ^ Baier M, Dietz KJ (červenec 1997). „Rostlina 2-Cys peroxiredoxin BAS1 je nukleárně kódovaný protein chloroplastů: jeho expresní regulace, fylogenetický původ a důsledky pro jeho specifickou fyziologickou funkci v rostlinách.“ Rostlina J. 12 (1): 179–90. doi:10.1046 / j.1365-313X.1997.12010179.x. PMID  9263459.
  21. ^ Baier M, Dietz KJ (duben 1999). "Ochranná funkce chloroplastu 2-cysteinu peroxiredoxinu ve fotosyntéze. Důkazy z transgenní Arabidopsis". Plant Physiol. 119 (4): 1407–14. doi:10.1104 / pp.119.4.1407. PMC  32026. PMID  10198100.
  22. ^ Baier M, Ströher E, Dietz KJ (srpen 2004). „Dostupnost akceptoru ve fotosystému I a ABA řídí nukleární expresi 2-Cys peroxiredoxinu-A v Arabidopsis thaliana“. Plant Cell Physiol. 45 (8): 997–1006. doi:10.1093 / pcp / pch114. PMID  15356325.
  23. ^ Bass J, Takahashi JS (leden 2011). „Cirkadiánní rytmy: Redox redux“. Příroda. 469 (7331): 476–8. Bibcode:2011 Natur.469..476B. doi:10.1038 / 469476a. PMC  3760156. PMID  21270881. Shrnutí ležel – Vědecké zprávy.
  24. ^ O'Neill JS, Reddy AB (leden 2011). „Cirkadiánní hodiny v lidských červených krvinkách“. Příroda. 469 (7331): 498–503. Bibcode:2011Natur.469..498O. doi:10.1038 / nature09702. PMC  3040566. PMID  21270888.
  25. ^ O'Neill JS, van Ooijen G, Dixon LE, Troein C, Corellou F, Bouget FY, Reddy AB, Millar AJ (leden 2011). „Cirkadiánní rytmy přetrvávají bez transkripce v eukaryotu“. Příroda. 469 (7331): 554–8. Bibcode:2011Natur.469..554O. doi:10.1038 / nature09654. PMC  3040569. PMID  21270895.
Tento článek včlení text od public domain Pfam a InterPro: IPR000866