Пероксиредоксин
| AhpC-TSA | |||
|---|---|---|---|
 Структура AhpC, бактериального 2-цистеинпероксиредоксина из Salmonella typhimurium . | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | AhpC-TSA | ||
| Пфам | PF00578 | ||
| Пфам Клан | CL0172 | ||
| ИнтерПро | ИПР000866 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 1 пркс / СКОПе / СУПФАМ | ||
| Суперсемейство OPM | 131 | ||
| белок OPM | 1xvw | ||
| |||
| пероксиредоксин | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 1.11.1.15 | ||
| Номер CAS. | 207137-51-7 | ||
| Базы данных | |||
| ИнтЭнк | вид IntEnz | ||
| БРЕНДА | БРЕНДА запись | ||
| Экспаси | Просмотр NiceZyme | ||
| КЕГГ | КЕГГ запись | ||
| МетаЦик | метаболический путь | ||
| ПРЯМОЙ | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||
| Генная онтология | АмиГО / QuickGO | ||
| |||
Пероксиредоксины ( Prxs , EC 1.11.1.15 ; HGNC корневой символ PRDX ) представляют собой повсеместное семейство антиоксидантных , ферментов которые также контролируют цитокинами индуцированные уровни пероксида и тем самым опосредуют передачу сигнала в клетках млекопитающих. Членами семейства у человека являются PRDX1 , PRDX2 , PRDX3 , PRDX4 , PRDX5 и PRDX6 . На физиологическое значение пероксиредоксинов указывает их относительное содержание (один из наиболее распространенных белков в эритроцитах после гемоглобина — пероксиредоксин 2). Их функцией является восстановление пероксидов, в частности пероксида водорода, алкилгидропероксидов и пероксинитрита. [ 1 ]
Классификация
[ редактировать ]Исторически Prxs делились на три (механистических) класса:
- Типичный 2-Cys Prxs
- Атипичные 2-Cys Prxs и
- 1-Цис Прксс.
Обозначение Prxs «1-Cys» и «2-Cys» было введено в 1994 году. [ 2 ] поскольку было замечено, что среди 22 известных на тот момент последовательностей Prx только один остаток Cys был абсолютно консервативным; этот остаток теперь известен как (необходимый) пероксидатический цистеин, CP . Второй полуконсервативный цистеин, отмеченный в то время, - это расщепляющийся цистеин CR , который образует межсубъединичную дисульфидную связь с CP в широко распространенных и обильных Prxs, которые иногда называют «типичными 2-Cys Prxs». В конечном итоге выяснилось, что CR может находиться в нескольких позициях у различных членов семейства Prx, что привело к добавлению категории «атипичных 2-Cys Prx» (Prxs, для которых CR присутствует , но не у «типичных» , первоначально идентифицированная позиция).
В настоящее время признано, что члены семьи делятся на шесть классов или подгрупп, обозначенных как группы Prx1 (по сути, синоним «типичного 2-Cys»), группы Prx5, Prx6, PrxQ, Tpx и AhpE. [ 3 ] [ 4 ] Сейчас признано, что существование и расположение CR во всех 6 группах неоднородны. Таким образом, хотя обозначение «1-Cys Prx» изначально ассоциировалось с группой Prx6 из-за отсутствия CR в PrxVI человека, и многие члены группы Prx6, по-видимому, не имеют CR , существуют «1-Cys Prx ». "участники во всех подгруппах. Более того, CR может располагаться в 5 (известных) местах структуры, образуя либо межсубъединичную, либо внутрисубъединичную дисульфидную связь в окисленном белке (в зависимости от местоположения CR ) . [ 5 ] Чтобы помочь в идентификации новых членов и подгруппы, к которой они принадлежат, с помощью биоинформатического анализа была создана база данных с возможностью поиска ( индекс классификации PeroxiRedoxin ), включающая последовательности Prx, идентифицированные из GenBank (с января 2008 г. по октябрь 2011 г.), и она находится в открытом доступе . [ 6 ]
Каталитический цикл
[ редактировать ]Активные центры пероксиредоксинов содержат окислительно-восстановительный остаток цистеина (пероксидатический цистеин), который подвергается окислению до сульфеновой кислоты пероксидным субстратом. [ 1 ] Переработка сульфеновой кислоты обратно в тиол — вот что отличает три класса ферментов. 2-Cys-пероксиредоксины восстанавливаются тиолами , такими как тиоредоксины, тиоредоксин-подобные белки или, возможно, глутатион , тогда как ферменты 1-Cys могут быть восстановлены аскорбиновой кислотой или глутатионом в присутствии GST -π. [ 7 ] Используя кристаллические структуры высокого разрешения, был получен подробный каталитический цикл Prxs, [ 8 ] включая модель олигомерного состояния, регулируемого редокс-регулированием, предложенного для контроля активности фермента. [ 9 ] Эти ферменты инактивируются в результате чрезмерного окисления (также известного как гиперокисление ) активного тиола до сульфиновой кислоты (RSO 2 H). Это повреждение можно устранить с помощью сульфиредоксина . [ 1 ]
Пероксиредоксины у бактерий часто называют алкилгидропероксидредуктазой (AhpC). [ 10 ] Другие названия включают тиолспецифический антиоксидант (TSA) и тиоредоксинпероксидазу (TPx). [ 11 ]
Млекопитающие экспрессируют шесть пероксиредоксинов: [ 1 ]
- Ферменты 1-Cys: PRDX6 (в группе Prx6)
- Ферменты 2-Cys: PRDX1 , PRDX2 , PRDX3 , PRDX4 (все четыре в группе Prx1) и PRDX5 (в группе Prx5)
Регуляция ферментов
[ редактировать ]Пероксиредоксины можно регулировать посредством фосфорилирования , окислительно-восстановительного статуса, такого как сульфирование. [ 1 ] ацетилирования , нитрования состояния , усечения и олигомеризации.
Функция
[ редактировать ]Пероксиредоксин восстанавливается тиоредоксином (Trx) после восстановления перекиси водорода (H 2 O 2 ) в следующих реакциях: [ 1 ]
- Prx(восстановленный) + H 2 O 2 → Prx(окисленный) + 2H 2 O
- Prx(окисленный) + Trx(восстановленный) → Prx(восстановленный) + Trx(окисленный)
В химическом плане эти реакции можно представить:
- РШ + H 2 O 2 → RSOH + 2H 2 O
- РСОХ + Р'Ш → РССР'
- РССР' + 2 Р"Ш → РШ + Р'Ш + Р"ССР"
Окисленная форма Prx неактивна в своей редуктазной активности, но может функционировать как молекулярный шаперон. [ 12 ] требуя донорства электронов от восстановленного Trx для восстановления его каталитической активности. [ 13 ]
Физиологическое значение пероксиредоксинов иллюстрируется их относительным содержанием (один из наиболее распространенных белков в эритроцитах после гемоглобина - пероксиредоксин 2 ), а также исследованиями на нокаутных мышах. У мышей, лишенных пероксиредоксина 1 или 2, развивается тяжелая гемолитическая анемия, и они предрасположены к некоторым видам гемопоэтического рака. У мышей, нокаутированных по пероксиредоксину 1, продолжительность жизни сокращается на 15%. [ 14 ] Мыши, нокаутные по пероксиредоксину 6, жизнеспособны и не демонстрируют явной грубой патологии, но более чувствительны к определенным экзогенным источникам окислительного стресса, таким как гипероксия. [ 15 ] Мыши, нокаутные по пероксиредоксину 3 (пероксиредоксину митохондриального матрикса), жизнеспособны и не демонстрируют явной грубой патологии. Предполагается, что пероксиредоксины играют роль в передаче сигналов в клетках, регулируя уровни H 2 O 2 . [ 16 ]
2-Цис-пероксиредоксины растений посттрансляционно направляются в хлоропласты. [ 17 ] где они защищают фотосинтетическую мембрану от фотоокислительного повреждения. [ 18 ] Экспрессия ядерных генов зависит от передачи сигналов от хлоропластов к ядру и реагирует на фотосинтетические сигналы, такие как наличие акцепторов в фотосистеме II и АБК. [ 19 ]
Циркадные часы
[ редактировать ]Пероксиредоксины участвуют в 24-часовых внутренних циркадных часах многих организмов. [ 1 ]
См. также
[ редактировать ]- Каталаза
- Окислительный стресс
- Пероксидаза
- Классификационный индекс пероксиредоксина
- Активные формы кислорода
- Супероксиддисмутаза
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Ри, Сью Гу; Кил, Ин Суп (2017). «Множественные функции и регуляция пероксиредоксинов млекопитающих». Ежегодный обзор биохимии . 86 : 749–775. doi : 10.1146/annurev-biochem-060815-014431 . ПМИД 28226215 .
- ^ Че Х.З., Робисон К., Пул Л.Б., Черч Дж., Сторц Дж., Ри С.Г. (1994). «Клонирование и секвенирование тиол-специфического антиоксиданта из мозга млекопитающих: алкилгидропероксидредуктаза и тиол-специфический антиоксидант определяют большое семейство антиоксидантных ферментов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 91 (15): 7017–7021. Бибкод : 1994PNAS...91.7017C . дои : 10.1073/pnas.91.15.7017 . ПМК 44329 . ПМИД 8041738 .
- ^ Нельсон К.Дж., Кнутсон С.Т., Сойто Л., Кломсири С., Пул Л.Б., Фетроу Дж.С. (март 2011 г.). «Анализ семейства пероксиредоксинов: использование структуры активного центра и информации о последовательностях для глобальной классификации и анализа остатков» . Белки . 97 (3): 947–964. дои : 10.1002/прот.22936 . ПМК 3065352 . ПМИД 21287625 .
- ^ Харпер А.Ф., Лейтхойзер Дж.Б., Бэббит ПК, Моррис Дж.Х., Феррин Т.Е., Пул Л.Б., Фетроу Дж.С. (10 февраля 2017 г.). «Атлас пероксиредоксинов, созданный с использованием подхода на основе профилей активных сайтов для функционально значимой кластеризации белков» . ПЛОС Компьютерная Биол . 13 (2): e1005284. Бибкод : 2017PLSCB..13E5284H . дои : 10.1371/journal.pcbi.1005284 . ПМК 5302317 . ПМИД 28187133 .
- ^ Перкинс, Арден; Нельсон, Кимберли Дж.; Пасторский дом, Дерек; Пул, Лесли Б.; Карплюс, П. Эндрю (01 августа 2015 г.). «Пероксиредоксины: защитники от окислительного стресса и модуляторы передачи сигналов перекиси» . Тенденции биохимических наук . 40 (8): 435–445. дои : 10.1016/j.tibs.2015.05.001 . ISSN 0968-0004 . ПМК 4509974 . ПМИД 26067716 .
- ^ Сойто, Лаура; Уильямсон, Крис; Натсон, Стейси Т.; Фетроу, Жаклин С.; Пул, Лесли Б.; Нельсон, Кимберли Дж. (1 января 2011 г.). «PREX: индекс классификации пероксиредоксинов, база данных о присвоении подсемейств в разнообразном семействе пероксиредоксинов» . Исследования нуклеиновых кислот . 39 (Проблема с базой данных): D332–337. дои : 10.1093/нар/gkq1060 . ISSN 1362-4962 . ПМК 3013668 . ПМИД 21036863 .
- ^ Монтейру Дж., Орта Б.Б., Пимента Д.С., Аугусто О., Нетто Л.Е. (март 2007 г.). «Восстановление 1-Cys-пероксиредоксинов аскорбатом меняет парадигму тиол-специфического антиоксиданта, раскрывая еще одну функцию витамина С» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 104 (12): 4886–91. Бибкод : 2007PNAS..104.4886M . дои : 10.1073/pnas.0700481104 . ПМЦ 1829234 . ПМИД 17360337 .
- ^ Перкинс, Арден; Пасторский дом, Дерек; Нельсон, Кимберли Дж.; Огба, О. Мадука; Чеонг, Пол Ха-Ён; Пул, Лесли Б.; Карплюс, П. Эндрю (4 октября 2016 г.). «Пероксиредоксиновый катализ при атомном разрешении» . Структура . 24 (10): 1668–1678. дои : 10.1016/j.str.2016.07.012 . ISSN 1878-4186 . ПМК 5241139 . ПМИД 27594682 .
- ^ Вуд З.А., Шредер Э., Робин Харрис Дж., Пул Л.Б. (январь 2003 г.). «Структура, механизм и регуляция пероксиредоксинов». Тенденции биохимии. Наука . 28 (1): 32–40. дои : 10.1016/S0968-0004(02)00003-8 . ПМИД 12517450 .
- ^ Пул Л.Б. (январь 2005 г.). «Бактериальная защита от оксидантов: механизмы действия пероксидаз на основе цистеина и их флавопротеинредуктаз». Арх. Биохим. Биофиз . 433 (1): 240–54. дои : 10.1016/j.abb.2004.09.006 . ПМИД 15581580 .
- ^ Че Х.З., Ри С.Г. (май 1994 г.). «Тиол-специфичный антиоксидант и гомология последовательностей с различными белками с неизвестной функцией». Биофакторы . 4 (3–4): 177–80. ПМИД 7916964 .
- ^ Ву, С; Дай, Х; Ян, Л; Лю, Т; Кюи, К; Чен, Т; Ли, Х (июль 2017 г.). «Сульфонирование растворяющегося цистеина в пероксиредоксине 1 человека: комплексный анализ методом масс-спектрометрии» . Свободно-радикальная биология и медицина . 108 : 785–792. doi : 10.1016/j.freeradbiomed.2017.04.341 . ПМК 5564515 . ПМИД 28450148 .
- ^ Пиллэй К.С., Хофмейр Дж.Х., Оливье Б.Г., Сноп Дж.Л., Ровер Дж.М. (январь 2009 г.). «Ферменты или окислительно-восстановительные пары? Кинетика реакций тиоредоксина и глутаредоксина в контексте системной биологии». Биохим. Дж . 417 (1): 269–75. дои : 10.1042/BJ20080690 . ПМИД 18694397 .
- ^ Нойманн К.А., Краузе Д.С., Карман К.В., Дас С., Дубей Д.П., Абрахам Дж.Л., Бронсон Р.Т., Фудзивара Ю., Оркин Ш.Х., Ван Эттен Р.А. (июль 2003 г.). «Важная роль пероксиредоксина Prdx1 в антиоксидантной защите эритроцитов и подавлении опухолей» . Природа . 424 (6948): 561–5. Бибкод : 2003Natur.424..561N . дои : 10.1038/nature01819 . ПМИД 12891360 . S2CID 3570549 .
- ^ Мюллер Ф.Л., Ластгартен М.С., Джанг Й., Ричардсон А., Ван Реммен Х. (август 2007 г.). «Тенденции в теориях окислительного старения». Свободный Радик. Биол. Мед . 43 (4): 477–503. doi : 10.1016/j.freeradbiomed.2007.03.034 . ПМИД 17640558 .
- ^ Ри С.Г., Кан С.В., Чон В., Чанг Т.С., Ян К.С., Ву Ха (апрель 2005 г.). «Внутриклеточная информационная функция перекиси водорода и ее регуляция пероксиредоксинами». Курс. Мнение. Клеточная Биол . 17 (2): 183–9. дои : 10.1016/j.ceb.2005.02.004 . ПМИД 15780595 .
- ^ Байер М., Дитц К.Дж. (июль 1997 г.). «Растительный 2-Цис-пероксиредоксин BAS1 представляет собой белок хлоропластов, кодируемый ядром: его регуляция экспрессии, филогенетическое происхождение и значение для его специфической физиологической функции в растениях» . Плант Дж . 12 (1): 179–90. дои : 10.1046/j.1365-313X.1997.12010179.x . ПМИД 9263459 .
- ^ Байер М., Дитц К.Дж. (апрель 1999 г.). «Защитная функция хлоропластного 2-цистеинпероксиредоксина в фотосинтезе. Данные трансгенного арабидопсиса» . Физиол растений . 119 (4): 1407–14. дои : 10.1104/стр.119.4.1407 . ПМК 32026 . ПМИД 10198100 .
- ^ Байер М., Стрёрер Э., Дитц К.Дж. (август 2004 г.). «Наличие акцептора в фотосистеме I и АБК контролирует ядерную экспрессию 2-Циспероксиредоксина-А у Arabidopsis thaliana» . Физиол растительной клетки . 45 (8): 997–1006. дои : 10.1093/pcp/pch114 . ПМИД 15356325 .
