Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Глутатион пероксидаза
GlutPeroxidase-1GP1.png
Кристаллографическая структура бычьей глутатионпероксидазы 1. [1]
Идентификаторы
Номер ЕС1.11.1.9
Количество CAS9013-66-5
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
BRENDABRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmigo / QuickGO
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки
Глутатион пероксидаза
Идентификаторы
СимволGSHPx
PfamPF00255
ИнтерПроIPR000889
PROSITEPDOC00396
SCOP21gp1 / SCOPe / SUPFAM
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumкраткое изложение структуры
PDB2f8a B: 14-128 1gp1 A: 19-133

Глутатионпероксидаза ( GPx ) ( EC 1.11.1.9 ) - это общее название семейства ферментов с пероксидазной активностью, основная биологическая роль которых заключается в защите организма от окислительного повреждения. [2] Биохимическая функция глутатионпероксидазы заключается в восстановлении гидропероксидов липидов до соответствующих им спиртов и восстановлении свободной пероксида водорода до воды. [3]

Изоферменты [ править ]

Некоторые изоферменты кодируются разными генами , которые различаются по клеточной локализации и субстратной специфичности. Глутатионпероксидаза 1 (GPx1) - наиболее распространенная версия, обнаруженная в цитоплазме почти всех тканей млекопитающих, предпочтительным субстратом которой является перекись водорода. Глутатионпероксидаза 4 (GPx4) отдает предпочтение гидропероксидам липидов; он экспрессируется почти в каждой клетке млекопитающих, хотя и на гораздо более низком уровне. Глутатионпероксидаза 2 является кишечным и внеклеточным ферментом, в то время как глутатионпероксидаза 3 является внеклеточным, особенно в плазме. [4] На данный момент у человека идентифицировано восемь различных изоформ глутатионпероксидазы (GPx1-8).

ГенLocusФермент
GPX1Chr. 3 п. 21,3глутатионпероксидаза 1
GPX2Chr. 14 q24.1глутатионпероксидаза 2 (желудочно-кишечный тракт)
GPX3Chr. 5 q23глутатионпероксидаза 3 (плазма)
GPX4Chr. 19 п. 13.3глутатионпероксидаза 4 (фосфолипидгидропероксидаза)
GPX5Chr. 6 стр. 21.32глутатионпероксидаза 5 (эпидидимальный андрогенный белок)
GPX6Chr. 6 стр. 21глутатионпероксидаза 6 (обонятельная)
GPX7Chr. 1 стр. 32глутатионпероксидаза 7
GPX8Chr. 5 q11.2глутатионпероксидаза 8 (предположительно)

Реакция [ править ]

Основная реакция, которую катализирует глутатионпероксидаза :

2GSH + H 2 O 2 → GS – SG + 2H 2 O

где GSH представляет собой восстановленный мономерный глутатион , а GS-SG представляет собой дисульфид глутатиона . Механизм включает окисление selenol в виде селеноцистеина остатка с помощью перекиси водорода. Этот процесс дает производное с группой селененовой кислоты (RSeOH). Затем селененовая кислота превращается обратно в селенол в двухстадийном процессе, который начинается с реакции с GSH с образованием GS-SeR и воды . Вторая молекула GSH восстанавливает промежуточный продукт GS-SeR обратно до селенола, высвобождая GS-SG в качестве побочного продукта. Упрощенное представление показано ниже: [5]

RSeH + H 2 O 2 → RSeOH + H 2 O
RSeOH + GSH → GS-SeR + H 2 O
GS-SeR + GSH → GS-SG + RSeH

Затем глутатионредуктаза восстанавливает окисленный глутатион для завершения цикла:

GS – SG + NADPH + H + → 2 GSH + NADP + .

Структура [ править ]

Млекопитающих GPx1 , GPx2 , GPx3 и GPx4 были показаны, что селен отработанных ферментов, в то время как GPx6 является селенопротеинами у людей с цистеином , содержащими гомологами в грызунах . GPx1, GPx2 и GPx3 являются гомотетрамерными белками, тогда как GPx4 имеет мономерную структуру. Поскольку целостность клеточных и субклеточных мембран сильно зависит от глутатионпероксидазы , сама ее антиоксидантная защитная система сильно зависит от присутствия селена .

Модели животных [ править ]

Мыши, генетически модифицированные с отсутствием глутатионпероксидазы 1 (Gpx1 - / - мыши), в целом фенотипически нормальны и имеют нормальную продолжительность жизни, что указывает на то, что этот фермент не является критическим для жизни. Однако у Gpx1 - / - мышей в раннем возрасте развивается катаракта и обнаруживаются дефекты пролиферации мышечных сателлитных клеток. [4] У мышей Gpx1 - / - пороги слухового ответа ствола мозга (ABR) были на 16 дБ выше, чем у контрольных мышей. После воздействия шума 110 дБ в течение одного часа у мышей Gpx1 - / - потеря слуха, вызванная шумом, была на 15 дБ выше, чем у контрольных мышей. [6] "

Мыши с нокаутами для GPX3 (GPX3 - / - ) или GPX2 (GPX2 - / - ) также развиваются нормально [7] [8]

Однако мыши с нокаутом глутатионпероксидазы 4 умирают на раннем этапе эмбрионального развития. [4] Однако некоторые данные указывают на то, что снижение уровня глутатионпероксидазы 4 может увеличить продолжительность жизни у мышей. [9]

Бычьи эритроциты фермент имеет молекулярную массу 84 кДа .

Открытие [ править ]

Глутатионпероксидаза была открыта в 1957 году Гордоном С. Миллсом. [10]

Методы определения активности глутатионпероксидазы [ править ]

Активность глутатионпероксидазы измеряют спектрофотометрически с использованием нескольких методов. Широко используется прямой анализ, связывающий пероксидазную реакцию с глутатионредуктазой с измерением превращения НАДФН в НАДФ. [11] Другой подход - измерение остаточного GSH в реакции с реактивом Эллмана . На основании этого было разработано несколько процедур для измерения активности глутатионпероксидазы с использованием различных гидропероксидов в качестве субстратов для восстановления, например гидропероксида кумола, [12] трет-бутилгидропероксида [13] и пероксида водорода. [14]

Клиническое значение [ править ]

Было показано, что низкие уровни глутатионпероксидазы, измеренные в сыворотке, могут быть фактором, способствующим развитию витилиго . [15] Более низкие уровни пероксида глутатиона в плазме также наблюдались у пациентов с диабетом 2 типа с макроальбуминурией, и это коррелировало со стадией диабетической нефропатии . [ необходима цитата ] В одном исследовании активность глутатионпероксидазы вместе с другими антиоксидантными ферментами, такими как супероксиддисмутаза и каталаза, не была связана с риском ишемической болезни сердца у женщин. [16]Было обнаружено, что активность глутатионпероксидазы намного ниже у пациентов с ремиттирующим рассеянным склерозом . [17] Одно исследование показало, что полиморфизм глутатионпероксидазы и супероксиддисмутазы играет роль в развитии целиакии . [18]

См. Также [ править ]

  • Каталаза
  • Супероксиддисмутаза
  • Глутатионредуктаза
  • Дефицит селена

Ссылки [ править ]

  1. ^ PDB : 1GP1 ; Эпп О., Ладенштейн Р., Вендель А. (июнь 1983 г.). «Уточненная структура селеноферментной глутатионпероксидазы с разрешением 0,2 нм» . Европейский журнал биохимии / FEBS . 133 (1): 51–69. DOI : 10.1111 / j.1432-1033.1983.tb07429.x . PMID  6852035 .
  2. ^ Нахиаппан, Васанти; Мутукумар, Каннан (декабрь 2010 г.). «Кадмий-индуцированный окислительный стресс у Saccharomyces cerevisiae» . Индийский журнал биохимии и биофизики . 47 (6). ISSN 0975-0959 . 
  3. ^ Мутукумар, Каннан; Раджакумар, Сельварадж; Саркар, Мэри Нирмала; Начьяппан, Васанти (01.05.2011). «Глутатионпероксидаза3 из Saccharomyces cerevisiae защищает фосфолипиды во время окислительного стресса, вызванного кадмием». Антони ван Левенгук . 99 (4): 761–771. DOI : 10.1007 / s10482-011-9550-9 . ISSN 1572-9699 . PMID 21229313 . S2CID 21850794 .   
  4. ^ a b c Muller FL, Lustgarten MS, Jang Y, Richardson A, Van Remmen H (август 2007 г.). «Тенденции в теориях окислительного старения». Свободная радикальная биология и медицина . 43 (4): 477–503. DOI : 10.1016 / j.freeradbiomed.2007.03.034 . PMID 17640558 . 
  5. ^ Bhabak КП, Mugesh G (ноябрь 2010). «Функциональные имитаторы глутатионпероксидазы: биоинспирированные синтетические антиоксиданты». Счета химических исследований . 43 (11): 1408–19. DOI : 10.1021 / ar100059g . PMID 20690615 . 
  6. ^ Ohlemiller KK, Макфэдден SL, Ding DL, Лир PM, Ho YS (ноябрь 2000). «Нацеленная мутация гена клеточной глутатионпероксидазы (Gpx1) увеличивает вызванную шумом потерю слуха у мышей» . Журнал Ассоциации исследований в области отоларингологии . 1 (3): 243–54. DOI : 10.1007 / s101620010043 . PMC 2504546 . PMID 11545230 .  
  7. ^ Esworthy RS, R Аранда, Мартин MG, Doroshow JH, Связующее SW, Чу FF (сен 2001). «Мыши с комбинированным нарушением генов Gpx1 и Gpx2 болеют колитом». Американский журнал физиологии. Физиология желудочно-кишечного тракта и печени . 281 (3): G848-55. DOI : 10.1152 / ajpgi.2001.281.3.G848 . PMID 11518697 . 
  8. ↑ Olson GE, Whitin JC, Hill KE, Winfrey VP, Motley AK, Austin LM, Deal J, Cohen HJ, Burk RF (май 2010). «Внеклеточная глутатионпероксидаза (Gpx3) специфически связывается с базальными мембранами клеток почечных канальцев мышей» . Американский журнал физиологии. Почечная физиология . 298 (5): F1244-53. DOI : 10,1152 / ajprenal.00662.2009 . PMC 2867408 . PMID 20015939 .  
  9. ↑ Ran Q, Liang H, Ikeno Y, Qi W, Prolla TA, Робертс LJ, Wolf N, Van Remmen H, VanRemmen H, Richardson A (сентябрь 2007 г.). «Снижение уровня глутатионпероксидазы 4 увеличивает продолжительность жизни за счет повышенной чувствительности к апоптозу» . Журналы геронтологии. Серия A, Биологические и медицинские науки . 62 (9): 932–42. DOI : 10.1093 / Герона / 62.9.932 . PMID 17895430 . 
  10. ^ Миллс GC (ноябрь 1957). «Катаболизм гемоглобина. I. Глутатионпероксидаза, фермент эритроцитов, который защищает гемоглобин от окислительного распада» . Журнал биологической химии . 229 (1): 189–97. PMID 13491573 . 
  11. Перейти ↑ Paglia, DE, and Valentine WN (1967). «Исследования по количественной и качественной характеристике глутатионпероксидазы эритроцитов». Журнал лабораторной и клинической медицины . 70 (1): 158–169. PMID 6066618 . CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  12. ^ Zakowski, Джек Дж .; Таппель, Эл Л. (1978-09-01). «Полуавтоматическая система для измерения глутатиона в анализе глутатионпероксидазы» . Аналитическая биохимия . 89 (2): 430–436. DOI : 10.1016 / 0003-2697 (78) 90372-X . ISSN 0003-2697 . PMID 727443 .  
  13. Перейти ↑ Moin, VM (1986). «Простой и специфический метод определения активности глутатионпероксидазы в эритроцитах». Лабораторное дело . 12 : 724–727. PMID 2434712 . 
  14. ^ Разыграев, А.В.; Юшина А.Д .; Титович, И.А. (01.08.2018). «Метод измерения активности глутатионпероксидазы в мозге мышей: применение в фармакологическом эксперименте» . Вестник экспериментальной биологии и медицины . 165 (4): 589–592. DOI : 10.1007 / s10517-018-4219-2 . ISSN 1573-8221 . S2CID 52038817 .  
  15. ^ Зедан Н, Abdel-Motaleb А.А., Кассем Н.М., Хафиз HA, Хусейн MR (март 2015). «Низкий уровень активности глутатионпероксидазы у пациентов с витилиго». Журнал кожной медицины и хирургии . 19 (2): 144–8. DOI : 10.2310 / 7750.2014.14076 . PMID 25775636 . S2CID 32708904 .  
  16. ^ Ян S, Йенсен М.К., Rimm Е.Б., Виллетты Вт, В Т (ноябрь 2014). «Активность супероксиддисмутазы эритроцитов, глутатионпероксидазы и каталазы и риск ишемической болезни сердца у здоровых женщин: проспективное исследование» . Американский журнал эпидемиологии . 180 (9): 901–8. DOI : 10.1093 / AJE / kwu195 . PMC 4207716 . PMID 25156995 .  
  17. ^ Соха K, Коханович J, Карпинская E, Сорочинская J, Jakoniuk M, Mariak Z, Borawska MH (2014). «Диетические привычки и селен, глутатионпероксидаза и общий антиоксидантный статус в сыворотке крови пациентов с ремиттирующим рассеянным склерозом» . Журнал питания . 13 : 62. DOI : 10.1186 / 1475-2891-13-62 . PMC 4080729 . PMID 24943732 .  
  18. ^ Katar M, Ozugurlu AF, Ozyurt H, Бенли I (2014). «Оценка полиморфизма ферментов глутатионпероксидазы и супероксиддисмутазы у пациентов с глютеновой болезнью» . Генетика и молекулярные исследования . 13 (1): 1030–7. DOI : 10.4238 / 2014.February.20.4 . PMID 24634124 .