Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Пероксидаза хрена
HRP-xray.png
Пероксидаза хрена C1 [1]
Идентификаторы
ОрганизмАрморация деревенская
СимволПероксидаза C1A
Альт. символыPRXC1A
PDB1W4W Другие конструкции
UniProtP00433
Прочие данные
Номер ЕС1.11.1.7
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро

Фермент пероксидаза хрена ( HRP ), найденный в корнях хрена , широко используются в биохимии приложениях. Это металлофермент с множеством изоформ, из которых наиболее изучен тип C. Он катализирует окисление различных органических субстратов перекисью водорода.

Структура [ править ]

Структура фермента была впервые решена методом рентгеновской кристаллографии в 1997 г. [2] и с тех пор несколько раз решалась с использованием различных субстратов. [3] Это большой альфа-спиральный белок, который связывает гем как окислительно-восстановительный кофактор .

Субстраты [ править ]

Сам по себе фермент HRP или его конъюгаты не представляют большой ценности; его присутствие необходимо сделать видимым с помощью субстрата, который при окислении HRP с использованием перекиси водорода в качестве окислителя дает характерное изменение цвета, которое можно обнаружить спектрофотометрическими методами. [4] [5]

Были описаны и коммерциализированы многочисленные субстраты для пероксидазы хрена с целью использования желательных свойств HRP. Эти субстраты делятся на несколько категорий. HRP катализирует превращение хромогенных субстратов (например, TMB , DAB , ABTS ) в окрашенные продукты и производит свет при воздействии на хемилюминесцентные субстраты (например, усиленная хемилюминесценция люминолом ).

Некоторые из наиболее распространенных хромогенных субстратов HRP. Люминол является исключением, поскольку он не является хромофором, и свет образуется после реакции, катализируемой HRP.

Приложения [ править ]

Пероксидаза хрена представляет собой гликопротеин массой 44 173,9 дальтон с 6 остатками лизина, который может быть конъюгирован с меченой молекулой. Он производит окрашенное, флуориметрическое [6] или люминесцентное производное меченой молекулы при инкубации с подходящим субстратом, что позволяет его обнаруживать и количественно определять. HRP часто используется в конъюгатах (молекулах, которые были соединены генетически или химически) для определения присутствия молекулярной мишени. Например, антитело, конъюгированное с HRP, можно использовать для обнаружения небольшого количества определенного белка при вестерн-блоттинге.. Здесь антитело обеспечивает специфичность для определения местоположения интересующего белка, а фермент HRP в присутствии субстрата вырабатывает детектируемый сигнал. [7] Пероксидаза хрена также широко используется в таких методах, как ELISA и иммуногистохимия, из-за ее мономерной природы и легкости получения окрашенных продуктов. Пероксидаза, гемсодержащая оксидоредуктаза, является коммерчески важным ферментом, который катализирует восстановительное расщепление пероксида водорода донором электронов.

Пероксидаза хрена во многих отношениях идеальна для этих целей, потому что она меньше, стабильнее и дешевле, чем другие популярные альтернативы, такие как щелочная фосфатаза . Он также имеет высокую скорость оборота, что позволяет генерировать сильные сигналы за относительно короткий промежуток времени. [8] Высокие концентрации фосфата серьезно снижают стабильность пероксидазы хрена. Помимо биомедицинских применений, пероксидаза хрена является одним из ферментов, важных для окружающей среды. Этот фермент подходит для удаления гидроксилированных ароматических соединений (HAC), которые считаются основными загрязнителями в самых разных промышленных сточных водах. [9]

Более того, «в последние годы техника маркировки нейронов ферментом пероксидазой хрена стала основным инструментом. За свою короткую историю этот метод, вероятно, использовался большим количеством нейробиологов, чем краситель Гольджи с момента его открытия в 1870 году». [10]

Усиленная хемилюминесценция (ECL) [ править ]

Основная статья: Хемилюминесценция

Пероксидаза хрена катализирует окисление люминола до 3-аминофталата через несколько промежуточных соединений. Реакция сопровождается испусканием света низкой интенсивности на длине волны 428 нм. Однако в присутствии определенных химических веществ излучаемый свет усиливается до 1000 раз, что облегчает обнаружение света и повышает чувствительность реакции. Увеличение светового излучения называется усиленной хемилюминесценцией (ECL). Можно использовать несколько усилителей, таких как общеизвестные модифицированные фенолы (в основном йодфенол). Однако на рынке есть несколько субстратов, в которых используются другие усилители, которые приводят к люминесцентным сигналам до 13 раз большим, чем у субстратов, усиленных фенолом. [11]Интенсивность света является мерой количества реагирующих молекул фермента и, следовательно, количества гибрида. ECL прост в настройке и является чувствительным, обнаруживая около 0,5 мкг нуклеиновой кислоты в Саузерн-блотах и в Нозерн-блотах . Обнаружение с помощью хемилюминесцентных субстратов имеет ряд преимуществ перед хромогенными субстратами. Чувствительность в 10–100 раз выше, и количественное определение светового излучения возможно в широком динамическом диапазоне, тогда как для окрашенных выделений это гораздо более ограничено, примерно на порядок меньше. При использовании хемилюминесцентных подложек очистить фильтры намного проще.

Имитация HRP [ править ]

Было исследовано множество материалов, имитирующих естественный HRP. Например, наночастицы оксида железа и гемина -содержащих комплексы были использованы для имитации HRP. [12] Эти HRP-подобные искусственные ферменты использовались во многих сферах, начиная от обнаружения биомаркеров и иммуноокрашивания опухолей и заканчивая антибиообрастанием.

См. Также [ править ]

  • Искусственный фермент

Ссылки [ править ]

  1. ^ PDB : 1w4w ; Карлссон Г. Х., Николлс П., Свистуненко Д., Берглунд Г. И., Хайду Дж. (Январь 2005 г.). «Комплексы пероксидазы хрена с формиатом, ацетатом и оксидом углерода». Биохимия . 44 (2): 635–42. DOI : 10.1021 / bi0483211 . PMID  15641789 .
  2. ^ PDB : 1ATJ ; Гайхеде М., Шуллер Д.Д., Хенриксен А., Смит А.Т., Поулос Т.Л. (декабрь 1997 г.). «Кристаллическая структура пероксидазы С хрена при разрешении 2,15 А». Структурная биология природы . 4 (12): 1032–8. DOI : 10.1038 / nsb1297-1032 . PMID 9406554 . 
  3. ^ "Последовательности PDB, связанные с пероксидазой C1A" . UniPDB . Европейский институт биоинформатики.
  4. ^ Veitch NC (февраль 2004). «Пероксидаза хрена: современный взгляд на классический фермент». Фитохимия . 65 (3): 249–59. DOI : 10.1016 / j.phytochem.2003.10.022 . PMID 14751298 . 
  5. ^ Akkara JA, Сенекаль KJ, Каплан DL (октябрь 1991). «Синтез и характеристика полимеров, продуцируемых пероксидазой хрена в диоксане» . Журнал науки о полимерах . 29 (11): 1561–74. Bibcode : 1991JPoSA..29.1561A . DOI : 10.1002 / pola.1991.080291105 .
  6. ↑ Acharya AP, Nafisi PM, Gardner A, MacKay JL, Kundu K, Kumar S, Murthy N (2013). «Флуоресцентный пероксидазный зонд увеличивает чувствительность коммерческих ELISA на два порядка» . Chem Commun . 49 (88): 10379–10381. DOI : 10.1039 / c3cc44783a . PMC 4011665 . PMID 24071916 .  
  7. ^ Чау Ю.П., Lu KS (1995). «Исследование свойств ганглиозного барьера в симпатических ганглиях крыс с использованием иона лантана и пероксидазы хрена в качестве индикаторов». Acta Anatomica . 153 (2): 135–44. DOI : 10.1159 / 000313647 . PMID 8560966 . 
  8. ^ Beyzavi К, S Hampton, Kwasowski Р, Fickling S, знаки V, Клифт Р (март 1987). «Сравнение антител, меченных пероксидазой хрена и щелочной фосфатазой, в иммуноферментных анализах». Анналы клинической биохимии . 24 (Pt 2) (2): 145–52. DOI : 10.1177 / 000456328702400204 . PMID 3035992 . 
  9. ^ Ghasempur S, Torabi SF, Ranaei-Сиадат SO, Jalali-Heravi M, N Ghaemi, Khajeh K (октябрь 2007). «Оптимизация процесса окислительного связывания, катализируемого пероксидазой, для удаления фенола из сточных вод с использованием методологии поверхности отклика». Наука об окружающей среде и технологии . 41 (20): 7073–9. Bibcode : 2007EnST ... 41.7073G . DOI : 10.1021 / es070626q . PMID 17993150 . 
  10. ^ Lichtman JW, Первс D (1985). «Маркировка клеток пероксидазой хрена» . Принципы нейронного развития . Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates. п. 114 . ISBN 978-0-87893-744-8.
  11. ^ Подложка High Intensity HRP-Chemiluminescence ELISA. Архивировано 8 апреля 2016 г. в Wayback Machine . Haemoscan.com (11 февраля 2016 г.). Проверено 29 марта 2016.
  12. Перейти ↑ Wei H, Wang E (июль 2013 г.). «Наноматериалы с ферментативными характеристиками (нанозимы): искусственные ферменты нового поколения». Обзоры химического общества . 42 (14): 6060–93. DOI : 10.1039 / C3CS35486E . PMID 23740388 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Пероксидаза хрена в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)