Глутатионпероксидаза

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

Содержание

1 Изозимы
2 Реакция
3 Структура
4 Модели на животных
5 Discovery
6 Клиническая значимость
7 См. Также
8 Ссылки

Изозимы

Несколько изоферментов кодируются разными генами, которые различаются по клеточной локализации и субстратной специфичности. Глутатионпероксидаза 1 (GPx1) является наиболее распространенным вариантом, обнаруженным в цитоплазме почти всех тканей млекопитающих, предпочтительным субстратом для которых 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 является кишечным и внеклеточным ферментом, тогда как глутатионпероксидаза 3 является внеклеточным, особенно в плазме крови. К настоящему времени у человека идентифицировано восемь различных изоформ глутатионпероксидазы (GPx1-8).

Ген	Локус	Фермент
GPX1	Chr. 3 p21.3	глутатионпероксидаза 1
GPX2	Chr. 14 q24.1	глутатионпероксидаза 2 (желудочно-кишечный тракт)
GPX3	Chr. 5 q23	глутатионпероксидаза 3 (плазма)
GPX4	Chr. 19 p13.3	глутатионпероксидаза 4 (фосфолипидгидропероксидаза)
GPX5	Chr. 6 p21.32	глутатионпероксидаза 5 (эпидидимальный андроген-родственный белок)
GPX6	Chr. 6 p21	глутатионпероксидаза 6 (обонятельная)
GPX7	Chr. 1 p32	глутатионпероксидаза 7
GPX8	Chr. 5 q11.2	глутатионпероксидаза 8 (предположительно)

Реакция

Основная реакция, которую катализирует глутатионпероксидаза :

2GSH + H 2O2→ GS – SG + 2H 2O

, 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 с помощью двухстадийного процесса, 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:

RSeH + H 2O2→ RSeOH + H 2O

RSeOH + GSH → GS-SeR + H 2O

GS-SeR + GSH → GS-SG + RSeH

Глутатион редуктаза затем восстанавливает окисленный глутатион для завершения цикла:

GS – SG + NADPH + H → 2 GSH + NADP.

Структура

Млекопитающее Было показано, что GPx1, GPx2, GPx3 и GPx4 представляют собой селен -содержащие ферменты, тогда как GPx6 представляет собой селенопротеин у людей с цистеин-содержащими гомологами у грызунов. GPx1, GPx2 и GPx3 являются гомотетрамерными белками, тогда как GPx4 имеет мономерную структуру. Поскольку целостность клеточных и субклеточных мембран сильно зависит от глутатион пероксидазы, ее антиоксидантная защитная система сама в значительной степени зависит от присутствия селена.

Модели на животных

Мыши, генетически сконструированные с отсутствием глутатионпероксидазы 1 (мыши Gpx1), в целом фенотипически нормальны и имеют нормальную продолжительность жизни, что указывает на то, что этот фермент не является критическим для жизни. Однако у мышей Gpx1 в раннем возрасте развивается катаракта и обнаруживаются дефекты пролиферации мышечных сателлитных клеток. Мыши Gpx1 показали пороги слуховой реакции ствола мозга (ABR) на 16 дБ выше, чем контрольные мыши. 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 ".

Мыши с нокаутом для GPX3 (GPX3) или GPX2 (GPX2) также нормально развиваются.

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

Фермент бычьих эритроцитов имеет молекулярную массу 84 кДа.

Discovery

Глутатионпероксидаза была открыта в 1957 году Гордоном С. Миллсом.

Клиническое значение

Было показано, что низкие уровни глутатионпероксидазы, измеренные в сыворотке, могут быть фактором, способствующим витилиго. Более низкие уровни пероксида глутатиона в плазме также наблюдались в пациенты с диабетом 2 типа с макроальбуминурией, что коррелировало со стадией диабетической нефропатии. 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. Было обнаружено, что активность глутатионпероксидазы намного ниже у пациентов с ремиттирующим рассеянным склерозом. Одно исследование показало, что полиморфизм глутатионпероксидазы и супероксиддисмутазы играет роль в развитии целиакии.