Peroksydaza glutationowa - Glutathione peroxidase
| Peroksydaza glutationowa | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Struktura krystalograficzna bydlęcej peroksydazy glutationowej 1.
| |||||||||
| Identyfikatory | |||||||||
| Nr WE | 1.11.1.9 | ||||||||
| Nr CAS | 9013-66-5 | ||||||||
| Bazy danych | |||||||||
| IntEnz | Widok IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Wpis BRENDY | ||||||||
| ExPASy | Widok NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Wpis KEGG | ||||||||
| MetaCyc | szlak metaboliczny | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| Struktury WPB | RCSB PDB PDBe Suma PDB | ||||||||
| Ontologia genów | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| Peroksydaza glutationowa | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identyfikatory | |||||||||||
| Symbol | GSHPx | ||||||||||
| Pfam | PF00255 | ||||||||||
| InterPro | IPR000889 | ||||||||||
| PROSITE | PDOC00396 | ||||||||||
| SCOP2 | 1gp1 / zakres / SUPFAM | ||||||||||
| |||||||||||
Peroksydaza glutationowa ( GPx ) ( EC 1.11.1.9 ) to ogólna nazwa rodziny enzymów o aktywności peroksydazy , których główną rolą biologiczną jest ochrona organizmu przed uszkodzeniem oksydacyjnym. Biochemiczną funkcją peroksydazy glutationowej jest redukcja wodoronadtlenków lipidów do odpowiadających im alkoholi oraz redukcja wolnego nadtlenku wodoru do wody.
Izozymy
Kilka izoenzymów jest kodowanych przez różne geny , które różnią się lokalizacją w komórce i specyficznością substratową. Peroksydaza glutationowa 1 (GPx1) jest najliczniejszą wersją, występującą w cytoplazmie prawie wszystkich tkanek ssaków, której preferowanym substratem jest nadtlenek wodoru. Peroksydaza glutationowa 4 (GPx4) ma wysoką preferencję dla wodoronadtlenków lipidów; jest wyrażany w prawie każdej komórce ssaka, choć na znacznie niższych poziomach. Peroksydaza glutationowa 2 jest enzymem jelitowym i pozakomórkowym, podczas gdy peroksydaza glutationowa 3 jest zewnątrzkomórkowa, szczególnie obficie występująca w osoczu. Do tej pory u ludzi zidentyfikowano osiem różnych izoform peroksydazy glutationowej (GPx1-8).
| Gen | Umiejscowienie | Enzym |
|---|---|---|
| GPX1 | Chr. 3 p21.3 | peroksydaza glutationowa 1 |
| GPX2 | Chr. 14 q24.1 | peroksydaza glutationowa 2 (żołądkowo-jelitowa) |
| GPX3 | Chr. 5 q23 | peroksydaza glutationowa 3 (osocze) |
| GPX4 | Chr. 19 s13.3 | peroksydaza glutationowa 4 (hydroperoksydaza fosfolipidowa) |
| GPX5 | Chr. 6 s21.32 | peroksydaza glutationowa 5 (białko najądrza związane z androgenem) |
| GPX6 | Chr. 6 s21 | peroksydaza glutationowa 6 (węchowa) |
| GPX7 | Chr. 1 s32 | peroksydaza glutationowa 7 |
| GPX8 | Chr. 5 q11.2 | peroksydaza glutationowa 8 (domniemana) |
Reakcja
Główną reakcją katalizowaną przez peroksydazę glutationową jest:
- 2GSH + H 2 O 2 → GS SG + 2H 2 O
gdzie GSH reprezentuje zredukowany monomeryczny glutation , a GS–SG reprezentuje disiarczek glutationu . Mechanizm ten polega na utlenianiu selenol z selenocysteina pozostałości za pomocą nadtlenku wodoru. Proces ten daje pochodną z grupą kwasu selenowego (RSeOH). Kwas selenowy jest następnie przekształcany z powrotem w selenol w dwuetapowym procesie, który rozpoczyna się reakcją z GSH z wytworzeniem GS-SeR i wody . Druga cząsteczka GSH redukuje produkt pośredni GS-SeR z powrotem do selenolu, uwalniając GS-SG jako produkt uboczny. Poniżej przedstawiono uproszczoną reprezentację:
- RSeH + H 2 O 2 → RSeOH + H 2 O
- RSeOH + GSH → GS-Ser + H 2 O
- GS-SeR + GSH → GS-SG + RSeH
Reduktaza glutationowa następnie redukuje utleniony glutation, aby zakończyć cykl:
- GS–SG + NADPH + H + → 2 GSH + NADP + .
Struktura
Wykazano , że ssacze GPx1 , GPx2 , GPx3 i GPx4 są enzymami zawierającymi selen , podczas gdy GPx6 jest selenoproteiną u ludzi z homologami zawierającymi cysteinę u gryzoni . GPx1, GPx2 i GPx3 to białka homotetrameryczne, podczas gdy GPx4 ma strukturę monomeryczną. Ponieważ integralność błon komórkowych i subkomórkowych w dużym stopniu zależy od peroksydazy glutationowej , jej system ochrony antyoksydacyjnej w dużej mierze zależy od obecności selenu .
Modele zwierzęce
Myszy genetycznie zmodyfikowane tak, aby nie zawierały peroksydazy glutationowej 1 (myszy Gpx1 -/- ) są fenotypowo normalne i mają normalną długość życia, co wskazuje, że enzym ten nie jest krytyczny dla życia. Jednak myszy Gpx1 -/- rozwijają zaćmę we wczesnym wieku i wykazują defekty w proliferacji komórek satelitarnych mięśni. Myszy Gpx1 −/− wykazywały do 16 dB wyższe progi odpowiedzi słuchowej pnia mózgu (ABR) niż myszy kontrolne. Po ekspozycji na hałas o natężeniu 110 dB przez godzinę, myszy Gpx1 −/− miały do 15 dB większy ubytek słuchu wywołany hałasem w porównaniu z myszami kontrolnymi”.
Myszy z nokautem dla GPX3 (GPX3 −/− ) lub GPX2 (GPX2 −/− ) również rozwijają się normalnie
Jednak myszy pozbawione peroksydazy glutationowej 4 umierają podczas wczesnego rozwoju embrionalnego. Niektóre dowody wskazują jednak, że obniżony poziom peroksydazy glutationowej 4 może wydłużyć oczekiwaną długość życia u myszy.
Bydlęcej enzymu w erytrocytach ma ciężar cząsteczkowy wynoszący 84 kDa .
Odkrycie
Peroksydaza glutationowa została odkryta w 1957 roku przez Gordona C. Millsa.
Metody określania aktywności peroksydazy glutationowej
Aktywność peroksydazy glutationowej mierzy się spektrofotometrycznie kilkoma metodami. Szeroko stosowany jest bezpośredni test łączący reakcję peroksydazy z reduktazą glutationową z pomiarem konwersji NADPH do NADP. Drugim podejściem jest pomiar resztkowego GSH w reakcji z odczynnikiem Ellmana . Na tej podstawie opracowano kilka procedur pomiaru aktywności peroksydazy glutationowej przy użyciu różnych wodoronadtlenków jako substratów do redukcji, np. wodoronadtlenku kumenu, wodoronadtlenku tert-butylu i nadtlenku wodoru.
Stwierdzono, że aktywność tego enzymu jest zmniejszona w przypadku niedoboru miedzi w wątrobie i osoczu.
Znaczenie kliniczne
Wykazano, że niski poziom peroksydazy glutationowej mierzony w surowicy może być czynnikiem przyczyniającym się do bielactwa . Niższy poziom nadtlenku glutationu w osoczu zaobserwowano również u pacjentów z cukrzycą typu 2 z makroalbuminurią, co było skorelowane ze stadium nefropatii cukrzycowej . W jednym z badań aktywność peroksydazy glutationowej wraz z innymi enzymami antyoksydacyjnymi, takimi jak dysmutaza ponadtlenkowa i katalaza, nie była związana z ryzykiem choroby wieńcowej u kobiet. Stwierdzono, że aktywność peroksydazy glutationowej jest znacznie niższa u pacjentów z rzutowo-remisyjną postacią stwardnienia rozsianego . Jedno z badań sugeruje, że polimorfizmy peroksydazy glutationowej i dysmutazy ponadtlenkowej odgrywają rolę w rozwoju celiakii .
