Glutathionperoxidáza

Glutathionperoxidáza (GP, anglicky  Glutathionperoxidáza , PDB 1GP1 , ( EC 1.11.1.9 Archival copy date 26. May 2011 on Wayback Machine ) je rodina enzymů , které chrání tělo před oxidačním poškozením. Glutathionperoxidáza katalyzuje redukci hydroperoxidů lipidů na odpovídající alkoholy a redukci peroxidu vodíku na vodu.Je známo několik genů , které kódují různé formy glutathionperoxidáz, lišících se lokalizací v těle.U savců a lidí tvoří významnou část enzymů této rodiny selen obsahující tetramerní proteiny a glykoproteiny , existují také monomerní a neselenové formy [1] .

Isoenzymy

Existuje několik izoenzymů , které jsou kódovány různými geny . Izoenzymy se liší v buněčné lokalizaci a substrátové specifitě . U člověka se rozlišuje 8 forem GPx, z nichž 5 je závislých na selenu (selen je součástí aktivního centra) [1] . Glutathionperoxidáza 1 (GPx1) - tetramerní forma, je nejběžnější formou enzymu a nachází se v cytoplazmě téměř všech savčích tkání , substrátem GPx1 je jak peroxid vodíku , tak mnoho organických hydroperoxidů. Glutathionperoxidáza 2 (GPx2) je také tetramerní enzym a je exprimován ve střevě. Nejvyšší koncentrace tohoto enzymu byly nalezeny na bázi střevních krypt. Během embryogeneze v rychle rostoucích tkáních převažuje exprese genu kódujícího GPx2 [1] . GPx3 je extracelulární tetramerní enzym a nachází se hlavně v plazmě. [2] Vylučován do plazmy hlavně ledvinami [1] . Glutathionperoxidáza 4 (GPx4) je monomerní izoenzym, který má velký význam v metabolismu lipidových hydroperoxidů; GPx4 je také exprimován v nižších hladinách prakticky ve všech savčích buňkách. Existuje ve formě tří forem syntetizovaných ze stejného genu (cytosolické, mitochondriální formy a GPx4 jádra spermií) [1] . GPx5 je tetramerní neselenový GPx specifický pro epididymis (vytváří se v epitelu hlavice nadvarlete) [1] . GPx6 je tetramer, selenoprotein u lidí a neselenový enzym u hlodavců, exprese genu pro tento enzym byla nalezena v myších embryích a v Bowmanových žlázách pod čichovým epitelem [1] .

Glutathionperoxidáza, izolovaná z bovinních erytrocytů , má molekulovou hmotnost asi 84 kDa.

Reakce

Příkladem reakce katalyzované enzymem glutathionperoxidázou je reakce:

2GSH + H2O2 → GS-SG + 2H2O.

kde GSHoznačuje redukovaný glutathion a GS-SG je glutathiondisulfid .

Enzym glutathionreduktáza dále redukuje oxidovaný glutathion a dokončuje cyklus:

GS-SG + NADPH + H+ → 2 GSH + NADP+.

Struktura

U savců bylo zjištěno, že GPx1 , GPx2 , GPx3 a GPx4 jsou enzymy obsahující selen , zatímco GPx6 je lidský selenoprotein s homology obsahujícími cystein u hlodavců. GPx1, GPx2 a GPx3 jsou homotetramerní proteiny, zatímco GPx4 a GPx7 mají monomerní strukturu [1] . Integrita buněčných a intracelulárních membrán je vysoce závislá na glutathionperoxidáze . Antioxidační funkce selen obsahujících forem glutathionperoxidázy se výrazně zvyšuje díky přítomnosti selenu [3] .

Mechanismus reakce

Aktivní centrum enzymu obsahuje zbytek aminokyseliny selenocystein . Atom selenu je v oxidačním stavu -1 a je oxidován hydroperoxidem na SeOH. Dále se SeOH spojí s molekulou glutathionu (GSH), čímž vznikne Se-SG, a poté se spojí s další molekulou glutathionu. V tomto případě se regeneruje Se − a vzniká vedlejší produkt GS-SG.

Metody stanovení aktivity glutathionperoxidázy

Aktivita glutathionperoxidázy se měří spektrofotometricky několika metodami. Široce používanou reakční směsí je přídavek glutathionreduktázy s následným měřením konverze NADPH na NADP [4] . Dalším přístupem je měření zbytkového redukovaného glutathionu (GSH) v reakci s Ellmanovým činidlem . Na základě toho existuje několik metod pro stanovení aktivity glutathionperoxidázy, z nichž každá používá jako redukovatelný substrát různé hydroperoxidy, například kumenhydroperoxid [5] , terc-butylhydroperoxid [6] a peroxid vodíku [7] .

Specifičnost thiolu

Striktní závislost fungování glutathionperoxidáz na GSH není charakteristická pro všechny izoenzymy této rodiny. GPx1 je poměrně silně specifický pro GSH, i když může používat gama-glutamylcystein ​​místo GSH jako thiolový kosubstrát [1] . Existují důkazy, že GPx3 je schopen využívat redukovaný homocystein namísto GSH [8] . Také GPx3 dobře reaguje s cysteinem, thioredoxinem a glutaredoxinem místo GSH [1] .

Genové knockouty

Myši knockout pro Gpx1 gen glutathionperoxidázy mají normální fenotyp, normální délku života. Tato data naznačují, že tento enzym není životně kritický. U myší, které vyřadily dvě kopie genu, se však vyvine předčasná katarakta a defekty v proliferaci přídatných svalových buněk. [2] Knokautované myši GPX4 glutathionperoxidázy 4 však umírají během raného embryonálního vývoje. [2] Existují důkazy, že snížené hladiny glutathionperoxidázy 4 mohou prodloužit životnost myší. [9]

Neexistují žádné údaje o knockoutech jiných genů kódujících glutathionperoxidázu.

Objev

Glutathionperoxidáza byla objevena v roce 1957 Gordonem Millsem. [deset]

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Razygraev A.V., Matrosova M.O., Titovich I.A. Role glutathionperoxidáz v endometriální tkáni: fakta, hypotézy, vyhlídky pro studium  // Journal of Obstetrics and Women's Diseases. - 2017. - T. 66 , č. 2 . - S. 104-111 . Archivováno z originálu 9. prosince 2018.
2. ↑ 1 2 3 Muller FL, Lustgarten MS, Jang Y., Richardson A., Van Remmen H. Trendy v teoriích oxidativního stárnutí  // Free  Radical Biology and Medicine : deník. - 2007. - Srpen ( roč. 43 , č. 4 ). - str. 477-503 . - doi : 10.1016/j.freeradbiomed.2007.03.034 . — PMID 17640558 .
3. ↑ Regina Brigelius-Flohé, Leopold Flohé. Selenoproteiny z rodiny glutathionperoxidáz   // Selen . - Springer, New York, NY, 2011. - S. 167-180 . - ISBN 9781461410249 , 9781461410256 . - doi : 10.1007/978-1-4614-1025-6_13 . Archivováno z originálu 9. prosince 2018.
4. ↑ D. E. Paglia, W. N. Valentine. Studie o kvantitativní a kvalitativní charakterizaci erytrocytární glutathionperoxidázy  // The Journal of Laboratory and Clinical Medicine. — 1967-07. - T. 70 , č.p. 1 . — S. 158–169 . — ISSN 0022-2143 . Archivováno z originálu 11. prosince 2021.
5. ↑ Jack J. Zakowski, Al L. Tappel. Poloautomatizovaný systém pro měření glutathionu v testu glutathionperoxidázy  //  Analytical Biochemistry. — 1978-09-01. — Sv. 89 , iss. 2 . — S. 430–436 . — ISSN 0003-2697 . - doi : 10.1016/0003-2697(78)90372-X .
6. ↑ VM Moin. [Jednoduchá a specifická metoda pro stanovení aktivity glutathionperoxidázy v erytrocytech ] // Laboratornoe Delo. - 1986. - Vydání. 12 . — S. 724–727 . — ISSN 0023-6748 . Archivováno z originálu 11. prosince 2021.
7. ↑ A. V. Razygraev, A. D. Yushina, I. A. Titovič. Metoda stanovení aktivity glutathionperoxidázy v mozku myší a její aplikace ve farmakologickém experimentu  // Bulletin experimentální biologie a medicíny. - 2018. - T. 165 , č. 2 . - S. 261-267 . Archivováno z originálu 11. prosince 2021.
8. ↑ Razygraev A.V., Taborskaya K.I., Petrosyan M.A., Tumasova Zh.N. Thiolperoxidázové aktivity krevní plazmy krys stanovené pomocí peroxidu vodíku a 5,5`-dithiobis(2-nitrobenzoové kyseliny)  // Biomedical Chemistry. - 2016. - T. 62 , č. 4 . - S. 431-438 . — ISSN 10.18097/PBMC20166204431 . Archivováno z originálu 9. prosince 2018.
9. ↑ Ran Q., Liang H., Ikeno Y., et al. Snížení hladiny glutathionperoxidázy 4 zvyšuje životnost díky zvýšené citlivosti na apoptózu  //  The Journals of Gerontology  : journal. - 2007. - Sv. 62 , č. 9 . - S. 932-942 . — PMID 17895430 .
10. ↑ MILLS GC Katabolismus hemoglobinu. I. Glutathionperoxidáza, erytrocytový enzym, který chrání hemoglobin před oxidačním rozkladem  (anglicky)  // Journal of Biological Chemistry  : journal. - 1957. - Listopad ( roč. 229 , č. 1 ). - str. 189-197 . — PMID 13491573 .

Viz také

• Glutathion reduktáza
• Selen