Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




27.01.2021


27.01.2021


27.01.2021


27.01.2021


27.01.2021





Яндекс.Метрика





Глутатионпероксидазы

13.09.2021

Глутатионпероксидазы (ГП, англ. Glutathione peroxidase, PDB 1GP1, (КФ 1.11.1.9) — семейство ферментов, защищающих организм от окислительного повреждения. Глутатионпероксидазы катализируют восстановление гидроперекисей липидов в соответствующие спирты и восстановление пероксида водорода до воды. Известно несколько генов, кодирующих разные формы глутатионпероксидаз, отличающиеся по локализации в организме. У млекопитающих и человека значительная часть ферментов данного семейства представляет собой селеносодержащие тетрамерные белки и гликопротеины, существуют также мономерные и неселеновые формы.

Изоферменты

Существует несколько изоферментов, которые кодируются разными генами. Изоферменты отличаются по локализации в клетке и субстратной специфичности. У человека различают 8 форм GPx, 5 из которых являются селензависимыми (селен входит в состав активного центра). Глутатионпероксидаза 1 (GPx1) - тетрамерная форма, является наиболее распространенной формой фермента, и обнаружена в цитоплазме практически всех тканей млекопитающих, субстратом GPx1 является как пероксид водорода, так и многие органические гидропероксиды. Глутатионпероксидаза 2 (GPx2) - также тетрамерный фермент, экспрессируется в кишечнике. Наибольшие концентрации этого фермента найдены у основания крипт кишечника. В эмбриогенезе экспрессия гена, кодирующего GPx2, преобладает в быстрорастущих тканях. GPx3 является внеклеточным тетрамерным ферментом и в основном встречается в плазме. Секретируется в плазму крови в основном почками. Глутатионпероксидаза 4 (GPx4) - мономерный изофермент, имеет большое значение в метаболизме гидропероксидов липидов; GPx4 также экспрессируется практически во всех клетках млекопитающих на более низких уровнях. Существует в виде трех форм, синтезирующихся с одного и того же гена (цитозольная, митохондриальная формы и GPx4 ядер клеток спермы). GPx5 - тетрамерная неселеновая GPx, специфичная для придатков семенников (образуется в эпителии головки придатка семенника). GPx6 - тетрамер, селенопротеин у человека и неселеновый фермент у грызунов, экспрессия гена этого фермента выявлена в эмбрионах мышей и в боуменовых железах под обонятельным эпителием.

Глутатионпероксидаза, выделенная из эритроцитов быка, имеет молекулярную массу около 84 кДа.

Реакция

Примером реакции, катализируемой ферментом глутатионпероксидазой, является реакция:

2GSH + H2O2 → GS-SG + 2H2O.

где GSH обозначает восстановленный глутатион, а GS-SG — дисульфид глутатиона.

Фермент глутатионредуктаза далее восстанавливает окисленный глутатион и завершает цикл:

GS-SG + NADPH + H+ → 2 GSH + NADP+.

Структура

Обнаружено, что у млекопитающих GPx1, GPx2, GPx3 и GPx4 являются селеносодержащими ферментами, тогда как GPx6 — селенопротеин человека с цистеин-содержащими гомологами у грызунов. GPx1, GPx2 и GPx3 являются гомотетрамерными белками, тогда как GPx4 и GPx7 имеют мономерную структуру. Целостность клеточных и внутриклеточных мембран сильно зависит от глутатионпероксидазы. Антиоксидантные функции селенсодержащих форм глутатионпероксидазы сильно увеличены за счет наличия селена.

Механизм реакции

В активном центре фермента находится остаток аминокислоты селеноцистеина. Атом селена находится в степени окисления −1 и окисляется гидропероксидом до SeOH. Далее SeOH соединяется с молекулой глутатиона (GSH), образуя Se-SG и далее соединяется с другой молекулой глутатиона. При этом регенерируется Se− и образуется побочный продукт GS-SG.

Тиоловая специфичность

Строгая зависимость функционирования глутатионпероксидаз от GSH характерна не для всех изоферментов этого семейства. GPx1 довольно строго специфична к GSH, хотя может использовать гамма-глутамилцистеин вместо GSH в качестве тиолового косубстрата. Получены свидетельства того, что GPx3 способна использовать восстановленный гомоцистеин вместо GSH. Также GPx3 хорошо реагирует с цистеином, тиоредоксином и глутаредоксином вместо GSH.

Нокауты генов

Мыши, нокаутные по гену Gpx1 глутатитонпероксидазы имеют нормальный фенотип, нормальную продолжительность жизни. Эти данные указывают на то, что данный фермент не является критичным для жизнедеятельности. Однако, у мышей, нокаутных по двум копиям гена, преждевременно развивается катаракта и наблюдаются дефекты в пролиферации вспомогательных мышечных клеток. Однако, мыши нокаутные по гену GPX4 глутатионпероксидазы 4, погибают в течение раннего эмбрионального развития. Существуют данные, свидетельствующие о том, что пониженный уровень глутатионпероксидазы 4 может повышать продолжительность жизни у мышей.

Данные о нокаутах других генов, кодирующих глутатионпероксидазы, отсутствуют.


Открытие

Глутатионпероксидаза была открыта в 1957 году Гордоном Миллсом.