Глутатионпероксидаза
| Глутатионпероксидаза | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 1.11.1.9 | ||
| Номер CAS. | 9013-66-5 | ||
| 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 | ||
| |||
| Глутатионпероксидаза | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | ГШПкс | ||
| Пфам | PF00255 | ||
| ИнтерПро | IPR000889 | ||
| PROSITE | PDOC00396 | ||
| СКОП2 | 1гп1 / СКОПе / СУПФАМ | ||
| |||
Глутатионпероксидаза ( GPx ) ( EC 1.11.1.9 ) — 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 липидов гидроперекисей до соответствующих спиртов и восстановлении свободной перекиси водорода до воды. [3]
изоферменты
[ редактировать ]Несколько изозимов кодируются разными генами , которые различаются по клеточному расположению и субстратной специфичности. Глутатионпероксидаза 1 (GPx1) является наиболее распространенной версией, обнаруженной 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 низких уровнях. Глутатионпероксидаза 2 представляет собой кишечный и внеклеточный фермент, тогда как глутатионпероксидаза 3 является внеклеточным, особенно в большом количестве в плазме. [4] На данный момент у человека идентифицировано восемь различных изоформ глутатионпероксидазы (GPx1-8).
| Ген | Локус | Фермент |
|---|---|---|
| ГПХ1 | Хр. 3 п21.3 | глутатионпероксидаза 1 |
| ГПХ2 | Хр. 14 q24.1 | глутатионпероксидаза 2 (желудочно-кишечный тракт) |
| ГПХ3 | Хр. 5 q23 | глутатионпероксидаза 3 (плазма) |
| ГПХ4 | 19 п13.3 | глутатионпероксидаза 4 (фосфолипидгидропероксидаза) |
| ГПХ5 | Хр. 6 п21.32 | глутатионпероксидаза 5 (эпидидимальный андроген-связанный белок) |
| ГПХ6 | Хр. 6 стр21 | глутатионпероксидаза 6 (обонятельная) |
| ГПХ7 | Хр. 1 стр.32 | глутатионпероксидаза 7 |
| ГПХ8 | Хр. 5 q11.2 | глутатионпероксидаза 8 (предполагаемая) |
Реакция
[ редактировать ]глутатионпероксидаза Основная реакция, которую катализирует :
- 2ГШ + Н 2 О 2 → ГС–СГ + 2Н 2 О
где GSH представляет собой восстановленный мономерный глутатион , а GS–SG представляет собой дисульфид глутатиона . Механизм включает окисление селенола остатка селеноцистеина перекисью водорода. Этот процесс дает производное с группой селененовой кислоты (RSeOH). Затем селененовая кислота превращается обратно в селенол в ходе двухстадийного процесса, который начинается с реакции с GSH с образованием GS-SeR и воды . Вторая молекула GSH восстанавливает промежуточное соединение 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
- ГС-СеР + ГШ → ГС-СГ + РСеХ
Затем глутатионредуктаза восстанавливает окисленный глутатион, завершая цикл:
- ГС–СГ + НАДФН + Н + → 2 ГШ + НАДФ + .
Структура
[ редактировать ]млекопитающих GPx1 , GPx2 , GPx3 и GPx4 Было показано, что являются селенсодержащими ферментами, тогда как GPx6 представляет собой селенопротеин у людей с цистеинсодержащими гомологами у грызунов . GPx1, GPx2 и GPx3 являются гомотетрамерными белками, тогда как GPx4 имеет мономерную структуру. Поскольку целостность клеточных и субклеточных мембран в значительной степени зависит от глутатионпероксидазы , сама ее антиоксидантная защитная система во многом зависит от присутствия селена .
Модели животных
[ редактировать ]У мышей, генетически модифицированных с отсутствием глутатионпероксидазы 1 (Gpx1 −/− мыши) в целом фенотипически нормальны и имеют нормальную продолжительность жизни, что указывает на то, что этот фермент не имеет решающего значения для жизни. Однако Gpx1 −/− у мышей катаракта развивается в раннем возрасте и обнаруживаются дефекты пролиферации мышечных сателлитных клеток. [4] Gpx1 −/− (ABR) были на 16 дБ выше, у мышей пороги слухового ответа ствола мозга чем у контрольных мышей. После воздействия шума 110 дБ в течение часа Gpx1 −/− У мышей потеря слуха, вызванная шумом, была на 15 дБ выше, чем у контрольных мышей. [6] "
Мыши с высечками для GPX3 (GPX3 −/− ) или GPX2 (GPX2 −/− ) тоже нормально развиваются [7] [8]
Однако мыши с нокаутом глутатионпероксидазы 4 погибают на ранних стадиях эмбрионального развития. [4] Однако некоторые данные указывают на то, что снижение уровня глутатионпероксидазы 4 может увеличить продолжительность жизни мышей. [9]
Фермент бычьих эритроцитов имеет молекулярную массу 84 кДа .
Открытие
[ редактировать ]Глутатионпероксидаза была открыта в 1957 году Гордоном К. Миллсом. [10]
Методы определения активности глутатионпероксидазы
[ редактировать ]Активность глутатионпероксидазы измеряют спектрофотометрически несколькими методами. Широко используется прямой анализ, связывающий реакцию пероксидазы с глутатионредуктазой с измерением превращения НАДФН в НАДФ. [11] Другой подход заключается в измерении остаточного GSH в реакции с реагентом Эллмана . На основании этого было разработано несколько методик измерения активности глутатионпероксидазы с использованием в качестве субстратов для восстановления различных гидропероксидов, например гидроперекиси кумола, [12] трет-бутилгидропероксид [13] и перекись водорода. [14]
Остальные методы включают использование реагента КУПРАК со спектрофотометрическим обнаружением продукта реакции. [15] или о -фталевой альдегид в качестве флуоресцентного реагента. [16]
Клиническое значение
[ редактировать ]Было показано, что низкий уровень глутатионпероксидазы в сыворотке крови может быть фактором, способствующим развитию витилиго . [17] Более низкие уровни пероксида глутатиона в плазме наблюдались также у пациентов с сахарным диабетом 2 типа с макроальбуминурией , что коррелировало со стадией диабетической нефропатии . [ нужна ссылка ] В одном исследовании активность глутатионпероксидазы наряду с другими антиоксидантными ферментами, такими как супероксиддисмутаза и каталаза, не была связана с риском ишемической болезни сердца у женщин. [18] Было обнаружено, что активность глутатионпероксидазы значительно ниже у пациентов с ремиттирующим рассеянным склерозом . [19] Одно исследование показало, что полиморфизмы глутатионпероксидазы и супероксиддисмутазы играют роль в развитии целиакии . [20]
Сообщалось, что активность этого фермента снижается при дефиците меди в печени и плазме. [21]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ PDB : 1GP1 ; Эпп О., Ладенштайн Р., Вендел А. (июнь 1983 г.). «Уточненная структура селенофермента глутатионпероксидазы с разрешением 0,2 нм». Европейский журнал биохимии . 133 (1): 51–69. дои : 10.1111/j.1432-1033.1983.tb07429.x . ПМИД 6852035 .
- ^ Мутукумар К., Начиаппан В. (декабрь 2010 г.). «Окислительный стресс, вызванный кадмием, у Saccharomyces cerevisiae» . Индийский журнал биохимии и биофизики . 47 (6): 383–7. ПМИД 21355423 .
- ^ Мутхукумар К., Раджакумар С., Саркар М.Н., Начиаппан В. (май 2011 г.). «Глутатионпероксидаза3 Saccharomyces cerevisiae защищает фосфолипиды во время окислительного стресса, вызванного кадмием». Антони ван Левенгук . 99 (4): 761–71. дои : 10.1007/s10482-011-9550-9 . ПМИД 21229313 . S2CID 21850794 .
- ^ Jump up to: а б с Мюллер Ф.Л., Люстгартен М.С., Джанг Й., Ричардсон А., Ван Реммен Х. (август 2007 г.). «Тенденции в теориях окислительного старения». Свободно-радикальная биология и медицина . 43 (4): 477–503. doi : 10.1016/j.freeradbiomed.2007.03.034 . ПМИД 17640558 .
- ^ Бхабак К.П., Мугеш Г. (ноябрь 2010 г.). «Функциональные имитаторы глутатионпероксидазы: биоинспирированные синтетические антиоксиданты». Отчеты о химических исследованиях . 43 (11): 1408–19. дои : 10.1021/ar100059g . ПМИД 20690615 .
- ^ Олемиллер К.К., Макфадден С.Л., Дин Д.Л., Лир П.М., Хо Ю.С. (ноябрь 2000 г.). «Направленная мутация гена клеточной глутатионпероксидазы (Gpx1) увеличивает вызванную шумом потерю слуха у мышей» . Журнал Ассоциации исследований в области отоларингологии . 1 (3): 243–54. дои : 10.1007/s101620010043 . ПМК 2504546 . ПМИД 11545230 .
- ^ Эсуорси Р.С., Аранда Р., Мартин М.Г., Дорошоу Дж.Х., Биндер С.В., Чу Ф.Ф. (сентябрь 2001 г.). «Мыши с комбинированным нарушением генов Gpx1 и Gpx2 страдают колитом». Американский журнал физиологии. Физиология желудочно-кишечного тракта и печени . 281 (3): G848-55. дои : 10.1152/ajpgi.2001.281.3.G848 . ПМИД 11518697 . S2CID 21615743 .
- ^ Олсон Дж.Э., Уитин Дж.К., Хилл К.Е., Уинфри В.П., Мотли А.К., Остин Л.М. и др. (май 2010 г.). «Внеклеточная глутатионпероксидаза (Gpx3) специфически связывается с базальными мембранами клеток канальцев коры почек мыши» . Американский журнал физиологии. Почечная физиология . 298 (5): Ф1244-53. дои : 10.1152/ajprenal.00662.2009 . ПМК 2867408 . ПМИД 20015939 .
- ^ Ран К., Лян Х., Икено Ю., Ци В., Пролла Т.А., Робертс Л.Дж. и др. (сентябрь 2007 г.). «Снижение уровня глутатионпероксидазы 4 увеличивает продолжительность жизни за счет повышенной чувствительности к апоптозу» . Журналы геронтологии. Серия А, Биологические и медицинские науки . 62 (9): 932–42. дои : 10.1093/герона/62.9.932 . ПМИД 17895430 .
- ^ Миллс GC (ноябрь 1957 г.). «Катаболизм гемоглобина. I. Глутатионпероксидаза, фермент эритроцитов, защищающий гемоглобин от окислительного распада» . Журнал биологической химии . 229 (1): 189–97. дои : 10.1016/S0021-9258(18)70608-X . ПМИД 13491573 .
- ^ Палья Д.Е., Валентин В.Н. (июль 1967 г.). «Исследования по количественной и качественной характеристике глутатионпероксидазы эритроцитов». Журнал лабораторной и клинической медицины . 70 (1): 158–69. ПМИД 6066618 .
- ^ Заковски Дж. Дж., Таппель А. Л. (сентябрь 1978 г.). «Полуавтоматическая система для измерения глутатиона в анализе глутатионпероксидазы». Аналитическая биохимия . 89 (2): 430–6. дои : 10.1016/0003-2697(78)90372-X . ПМИД 727443 .
- ^ Моин В.М. (1986). «[Простой и специфичный метод определения активности глутатионпероксидазы в эритроцитах]». Лабораторное дело . 12 (12): 724–7. ПМИД 2434712 .
- ^ Разыграев А.В., Юшина А.Д., Титович И.А. (август 2018). «Поправка: метод измерения активности глутатионпероксидазы в мозге мышей: применение в фармакологическом эксперименте». Бюллетень экспериментальной биологии и медицины . 165 (4): 589–592. дои : 10.1007/s10517-018-4219-2 . ПМИД 30121905 . S2CID 52038817 .
- ^ Ахмед, АЙ; Ауда, ЮАР; Хадван, Миннесота (2021). «Утвержденный метод оценки активности фермента глутатионпероксидазы» . Химические бумаги . 75 (12): 6625–6637. дои : 10.1007/s11696-021-01826-1 . ISSN 2585-7290 . S2CID 236219189 .
- ^ Рамос Мартинес, JI; Лоне, Ж.-М.; Дре, К. (1979). «Чувствительный флуориметрический микроанализ для определения активности глутатионпероксидазы. Применение к тромбоцитам крови человека» . Аналитическая биохимия . 98 (1): 154–159. дои : 10.1016/0003-2697(79)90720-6 . ISSN 0003-2697 .
- ^ Зедан Х., Абдель-Моталеб А.А., Касем Н.М., Хафиз Х.А., Хусейн М.Р. (март 2015 г.). «Низкий уровень активности глутатионпероксидазы у пациентов с витилиго». Журнал кожной медицины и хирургии . 19 (2): 144–8. дои : 10.2310/7750.2014.14076 . ПМИД 25775636 . S2CID 32708904 .
- ^ Ян С., Дженсен М.К., Римм Э.Б., Уиллетт В., Ву Т (ноябрь 2014 г.). «Активность супероксиддисмутазы эритроцитов, глутатионпероксидазы и каталазы и риск ишемической болезни сердца у в целом здоровых женщин: проспективное исследование» . Американский журнал эпидемиологии . 180 (9): 901–8. дои : 10.1093/aje/kwu195 . ПМК 4207716 . ПМИД 25156995 .
- ^ Соча К., Коханович Ю., Карпиньска Е., Сорочиньска Ю., Яконюк М., Мариак З., Боравска М.Х. (июнь 2014 г.). «Пищевые привычки и селен, глутатионпероксидаза и общий антиоксидантный статус в сыворотке пациентов с ремиттирующим рассеянным склерозом» . Журнал питания . 13:62 . дои : 10.1186/1475-2891-13-62 . ПМК 4080729 . ПМИД 24943732 .
- ^ Катар М., Озугурлу А.Ф., Озюрт Х., Бенли И. (февраль 2014 г.). «Оценка полиморфизма ферментов глутатионпероксидазы и супероксиддисмутазы у пациентов с целиакией» . Генетика и молекулярные исследования . 13 (1): 1030–7. doi : 10.4238/2014.20.4 февраля . ПМИД 24634124 .
- ^ Хордыевская, Анна; Попиолек, Лукаш; Кокот, Джоанна (2014). «Многоликость меди в медицине и лечении» . Биометаллы . 27 (4): 611–621. дои : 10.1007/s10534-014-9736-5 . ПМЦ 4113679 . ПМИД 24748564 .
