Thioredoxin

Thioredoxiny  jsou rodinou malých proteinů přítomných ve všech organismech od archaea po člověka [1] [2] . Účastní se mnoha důležitých biologických procesů, včetně stanovení redoxního potenciálu buňky a přenosu signálu . U lidí je thioredoxin kódován genem TXN [ 3] . Mutace vedoucí ke ztrátě funkčnosti byť jedné alely tohoto genu vedou ke smrti ve stádiu čtyřbuněčného embrya . Thioredoxin hraje v lidském těle významnou roli, i když není zcela jasné jakou. Stále častěji jsou jeho možné funkce spojovány s působením léků a působením proti reaktivním formám kyslíku . V rostlinách regulují thioredoxiny řadu životně důležitých funkcí, od fotosyntézy a růstu až po kvetení, vývoj semen a klíčení. Nedávno se ukázalo, že se podílejí také na mezibuněčné interakci a výměně informací mezi rostlinnými buňkami [4] .

Funkce

Thioredoxiny jsou proteiny o hmotnosti asi 12 kDa. Jejich charakteristickým znakem je přítomnost dvou sousedních cysteinových zbytků uzavřených v motivu typu CXXC, kde C je cystein a X je jakákoli, obvykle hydrofobní, aminokyselina. Dalším rozlišovacím znakem všech thioredoxinů je specifická terciární struktura nazývaná thioredoxin fold .

Hlavní částí proteinu je disulfidická vazba . S jeho pomocí dokáže obnovit disulfidové vazby jiných proteinů a zničit v nich disulfidové můstky. Reguluje tedy aktivitu některých enzymů. Obnovením disulfidických vazeb navíc thioredoxin dodává elektrony, které se pak využívají v mnoha biochemických procesech buňky. Například spolu s glutathionem dodává elektrony pro ribonukleotidreduktázu , to znamená, že se podílí na syntéze deoxynukleotidů a FAPS reduktázy. V tomto ohledu je jeho funkce podobná glutathionu a částečně se s ním překrývá. Thioredoxin je tedy silný antioxidant : spolu s glutathionovým systémem se thioredoxinový systém podílí na neutralizaci reaktivních forem kyslíku a přenáší elektrony na různé peroxidázy [5] . Výzkum ukázal, že thioredoxin interaguje s ribonukleázou , hCG , koagulačními faktory, glukokortikoidním receptorem a inzulínem . Ke stanovení aktivity thioredoxinu se tradičně používá reakce thioredoxinu s inzulínem [6] . Bylo prokázáno, že thioredoxin je schopen stimulovat vazbu transkripčních faktorů na DNA. Tyto faktory byly identifikovány jako jaderný faktor NF-KB , který je důležitým faktorem v buněčné odpovědi na oxidační stres, apoptózu a procesy tumorigeneze.

Obnovu thioredoxinu provádí speciální flavoprotein thioredoxin reduktáza , která k tomu využívá jednu molekulu NADPH [7] . Glutaredoxiny jsou svou funkcí do značné míry podobné thioredoxinům, ale místo specifické reduktázy jsou redukovány glutathionem .

Schopnost thioredoxinů odolávat oxidačnímu stresu byla prokázána v experimentu s transgenními myšmi, které měly zvýšenou expresi thioredoxinu. Transgenní myši lépe odolávaly zánětlivým reakcím a žily o 35 % déle [8] . Tyto údaje slouží jako významný argument ve prospěch teorie stárnutí volných radikálů . Výsledky studie však nelze považovat za spolehlivé, protože kontrolní skupina myší žila výrazně méně než obvykle, což by mohlo vytvářet iluzi prodloužení délky života u transgenních myší [9] .

Rostliny mají velmi složitý systém thioredoxinů, který se skládá ze šesti různých typů (thioredoxiny f, m, x, y, h a o). Jsou umístěny v různých částech buňky a účastní se řady různých procesů. Právě působení thioredoxinů je základem aktivace enzymů závislé na světle. Na světle vzniká v důsledku společného působení fotosystému I a fotosystému II velké množství redukujících ekvivalentů, ferredoxinů . Po dosažení určité koncentrace ferredoxinu se působením enzymu ferredoxin-thioredoxin-reduktáza obnoví thioredoxin, který následně aktivuje enzymy a obnoví disulfidové vazby. Tímto způsobem je aktivováno nejméně pět klíčových enzymů Calvinova cyklu a také Rubisco protein activase , alternativní mitochondriální oxidáza a chloroplastová terminální oxidáza . Mechanismus aktivace prostřednictvím thioredoxinu umožňuje regulovat aktivitu enzymů nejen v závislosti na poměru NADPH/NADP + , ale současně i na intenzitě světla [10] . V roce 2010 byla objevena neobvyklá schopnost thioredoxinů pohybovat se z buňky do buňky. Tato schopnost je základem nového, pro rostliny dříve neznámého způsobu mezibuněčné komunikace [4] .

Interakce

Bylo prokázáno, že thioredoxin interaguje s následujícími proteiny:

• ASK1 [11] [12] [13] ,
• Kolagen, typ I, alfa 1 [14] ,
• Glukokortikoidní receptor [15] ,
• SENP1 [16] a
• TXNIP [17] .

Viz také

• Rubisco  je enzym regulovaný thioredoxinem
• Peroxiredoxin  je enzym regulovaný thioredoxinem.
• Thioredoxin styling

Odkazy

• MeSH Thioredoxin

Poznámky

1. ↑ Holmgren A. Thioredoxin and glutaredoxin systems  (anglicky)  // J Biol Chem  : journal. - 1989. - Sv. 264 , č.p. 24 . - S. 13963-13966 . — PMID 2668278 . Archivováno z originálu 29. září 2007.
2. ↑ Nordberg  J. , Arnér ES Reaktivní formy kyslíku, antioxidanty a savčí thioredoxinový systém  // Free Radic Biol Med : deník. - 2001. - Sv. 31 , č. 11 . - S. 1287-1312 . - doi : 10.1016/S0891-5849(01)00724-9 . — PMID 11728801 .
3. ↑ . Wollman EE, d'Auriol L., Rimsky L., Shaw A., Jacquot JP, Wingfield P., Graber P., Dessarps F., Robin P., Galibert F. Klonování a exprese cDNA pro lidský thioredoxin   // J. Biol. Chem.  : deník. - 1988. - říjen ( roč. 263 , č. 30 ). - S. 15506-15512 . — PMID 3170595 .
4. ↑ 1 2 Meng L., Wong JH, Feldman LJ, Lemaux PG, Buchanan BB Membránově asociovaný thioredoxin potřebný pro růst rostlin se pohybuje z buňky do buňky, což naznačuje roli v mezibuněčné komunikaci  //  Proceedings of the National Academy of Sciences of Spojené státy americké  : časopis. - 2010. - Sv. 107 , č. 8 . - S. 3900-3905 . - doi : 10.1073/pnas.0913759107 . — PMID 20133584 . Archivováno z originálu 24. září 2015.
5. ↑ Arnér ES, Holmgren A. Fyziologické funkce thioredoxinu a thioredoxin reduktázy  //  Eur J Biochem : deník. - 2000. - Sv. 267 , č.p. 20 . - S. 6102-6109 . - doi : 10.1046/j.1432-1327.2000.01701.x . — PMID 11012661 .
6. ↑ Entrez Gen: TXN thioredoxin . (neurčitý)
7. ↑ Mustacich D., Powis G. Thioredoxin reduktáza  (eng.)  // Biochem J : deník. - 2000. - únor ( roč. 346 , č. Pt 1 ). - str. 1-8 . - doi : 10.1042/0264-6021:3460001 . — PMID 10657232 .
8. ↑ Yoshida T., Nakamura H., Masutani H., Yodoi J.  Účast thioredoxinu a thioredoxin vázajícího proteinu-2 na buněčné proliferaci a procesu stárnutí  // Annals of the New York Academy of Sciences : deník. - 2005. - Sv. 1055 . - str. 1-12 . - doi : 10.1196/annals.1323.002 . — PMID 16387713 .
9. ↑ Muller, FL, Lustgarten, MS, Jang, Y., Richardson, A. & Van Remmen, H. Trendy v teoriích oxidativního stárnutí. Free Radic Biol Med 43, 477-503 (2007).
10. ↑ Ermakov, 2005 , s. 195.
11. ↑ Liu Y., Min W. Thioredoxin podporuje ubikvitinaci a degradaci ASK1, aby inhiboval apoptózu zprostředkovanou ASK1 způsobem nezávislým na redoxní aktivitě  //  Circulation Research : deník. - 2002. - Červen ( roč. 90 , č. 12 ). - S. 1259-1266 . - doi : 10.1161/01.res.0000022160.64355.62 . — PMID 12089063 .
12. ↑ Morita K., Saitoh M., Tobiume K., Matsuura H., Enomoto S., Nishitoh H., Ichijo H. Negativní zpětná regulace ASK1 protein fosfatázou 5 (PP5) v reakci na oxidační  stres  / / The EMBO Journal. - 2001. - Listopad ( roč. 20 , č. 21 ). - S. 6028-6036 . - doi : 10.1093/emboj/20.21.6028 . — PMID 11689443 .
13. ↑ Saitoh M., Nishitoh H., Fujii M., Takeda K., Tobiume K., Sawada Y., Kawabata M., Miyazono K., Ichijo H. Savčí thioredoxin je přímý inhibitor kinázy regulující signál apoptózy (ASK ). ) 1  (anglicky)  // EMBO J. : deník. - 1998. - Květen ( roč. 17 , č. 9 ). - S. 2596-2606 . - doi : 10.1093/emboj/17.9.2596 . — PMID 9564042 .
14. ↑ Matsumoto K., Masutani H., Nishiyama A., Hashimoto S., Gon Y., Horie T., Yodoi J. C-propeptidová oblast lidského kolagenu pro alfa 1 typu 1 interaguje s   thioredoxinem // Biochemical and Biophysical Research Communications : deník. - 2002. - Červenec ( roč. 295 , č. 3 ). - str. 663-667 . - doi : 10.1016/s0006-291x(02)00727-1 . — PMID 12099690 .
15. ↑ Makino Y., Yoshikawa N., Okamoto K., Hirota K., Yodoi J., Makino I., Tanaka H. Přímá asociace s thioredoxinem umožňuje redoxní regulaci funkce glukokortikoidního receptoru  //  J. Biol. Chem.  : deník. - 1999. - Leden ( roč. 274 , č. 5 ). - str. 3182-3188 . doi : 10.1074 / jbc.274.5.3182 . — PMID 9915858 .
16. ↑ Li X., Luo Y., Yu L., Lin Y., Luo D., Zhang H., He Y., Kim YO, Kim Y., Tang S., Min W. SENP1 zprostředkovává desumoylaci indukovanou TNF a cytoplazmatická translokace HIPK1 ke zvýšení apoptózy závislé na ASK1  // Cell Death & Differentiation  : journal  . - 2008. - Duben ( roč. 15 , č. 4 ). - S. 739-750 . - doi : 10.1038/sj.cdd.4402303 . — PMID 18219322 .
17. ↑ Nishiyama A., Matsui M., Iwata S., Hirota K., Masutani H., Nakamura H., Takagi Y., Sono H., Gon Y., Yodoi J. Identification of thioredoxin-binding protein-2/vitamin D(3) up-regulovaný protein 1 jako negativní regulátor funkce a exprese thioredoxinu  (anglicky)  // Journal of Biological Chemistry  : journal. - 1999. - Červenec ( roč. 274 , č. 31 ). - S. 21645-21650 . doi : 10.1074 / jbc.274.31.21645 . — PMID 10419473 .

Literatura

• Fyziologie rostlin / Ed. I. P. Ermáková. - M . : Akademie, 2005. - 634 s.