Открыть главное меню

Глутатионпероксидазы

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[1].

Глутатинопероксидаза 1
GlutPeroxidase-1GP1.png
Обозначения
Символы GPX1
Entrez Gene 2876
HGNC 4553
OMIM 138320
RefSeq NM_000581
UniProt P07203
Другие данные
Шифр КФ 1.11.1.9
Локус 3-я хр., 3p21.3
Wikidata-logo S.svg Информация в Викиданных ?
глутатионпероксидаза 3 (содержится в плазме крови)
Обозначения
Символы GPX3
Entrez Gene 2878
HGNC 4555
OMIM 138321
RefSeq NM_002084
UniProt P22352
Другие данные
Шифр КФ 1.11.1.9
Локус 5-я хр., 5q23
Wikidata-logo S.svg Информация в Викиданных ?
глутатионпероксидаза 5 (эпидермальный, андрогенсвязанный белок)
Обозначения
Символы GPX5
Entrez Gene 2880
HGNC 4557
OMIM 603435
RefSeq NM_001509
UniProt O75715
Другие данные
Шифр КФ 1.11.1.9
Локус 6-я хр., 6p21.32
Wikidata-logo S.svg Информация в Викиданных ?
глутатионпероксидаза 6 (зрительная система)
Обозначения
Символы GPX6
Entrez Gene 257202
HGNC 4558
OMIM 607913
RefSeq NM_182701
UniProt P59796
Другие данные
Шифр КФ 1.11.1.9
Локус 6-я хр., 6p21
Wikidata-logo S.svg Информация в Викиданных ?

ИзоферментыПравить

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)[1]. 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[1]. GPx3 является внеклеточным тетрамерным ферментом и в основном встречается в плазме.[2] Секретируется в плазму крови в основном почками[1]. 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)[1]. GPx5 - тетрамерная неселеновая GPx, специфичная для придатков семенников (образуется в эпителии головки придатка семенника)[1]. 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[1].

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

РеакцияПравить

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+.

СтруктураПравить

Обнаружено, что относящиеся к млекопитающим 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[1]. Целостность клеточных и внутриклеточных мембран сильно зависит от глутатионпероксидазы. Антиоксидантные функции селенсодержащих форм глутатионпероксидазы сильно увеличены за счет наличия селена[3].

Механизм реакцииПравить

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 специфичностьПравить

Строгая зависимость функционирования глутатионпероксидаз от GSH характерна не для всех изоферменов этого семейства. GPx1 довольно строго специфична к GSH, хотя может использовать гамма-глутамилцистеин вместо GSH в качестве тиолового косубстрата[1]. Получены свидетельства того, что GPx3 способна использовать восстановленный гомоцистеин вместо GSH[4]. Также GPx3 хорошо реагирует с цистеином, тиоредоксином и глутаредоксином вместо GSH[1].

Нокауты геновПравить

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.[2] Однако, мыши нокаутные по гену GPX4 глутатионпероксидазы 4, погибают в течение раннего эмбрионального развития.[2] Существуют данные, свидетельствующие о том, что пониженный уровень глутатионпероксидазы 4 может повышать продолжительность жизни у мышей.[5]

Данные о нокаутах других генов, кодирующих глутатионпероксидазы, отсутствуют.


ОткрытиеПравить

Глутатионпероксидаза была открыта в 1957 году Гордоном Миллсом.[6]

ПримечанияПравить

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Разыграев А.В., Матросова М.О., Титович И.А. Роль глутатионпероксидаз в ткани эндометрия: факты, гипотезы, перспективы изучения // Журнал акушерства и женских болезней. — 2017. — Т. 66, № 2. — С. 104—111.
  2. 1 2 3 Muller F.L., Lustgarten M.S., Jang Y., Richardson A., Van Remmen H. Trends in oxidative aging theories (англ.) // Free Radical Biology and Medicine (англ.) : journal. — 2007. — August (vol. 43, no. 4). — P. 477—503. — DOI:10.1016/j.freeradbiomed.2007.03.034. — PMID 17640558.
  3. Regina Brigelius-Flohé, Leopold Flohé. Selenoproteins of the Glutathione Peroxidase Family (англ.) // Selenium. — Springer, New York, NY, 2011. — P. 167—180. — ISBN 9781461410249, 9781461410256. — DOI:10.1007/978-1-4614-1025-6_13.
  4. Разыграев А.В., Таборская К.И., Петросян М.А., Тумасова Ж.Н. Тиолпероксидазные активности плазмы крови крыс, определяемые с использованием пероксида водорода и 5,5`-дитиобис(2-нитробензойной кислоты) // Биомедицинская химия. — 2016. — Т. 62, № 4. — С. 431—438. — ISSN 10.18097/PBMC20166204431.
  5. Ran Q., Liang H., Ikeno Y., et al. Reduction in glutathione peroxidase 4 increases life span through increased sensitivity to apoptosis (англ.) // The Journals of Gerontology (англ.) : journal. — 2007. — Vol. 62, no. 9. — P. 932—942. — PMID 17895430.
  6. MILLS G.C. Hemoglobin catabolism. I. Glutathione peroxidase, an erythrocyte enzyme which protects hemoglobin from oxidative breakdown (англ.) // Journal of Biological Chemistry : journal. — 1957. — November (vol. 229, no. 1). — P. 189—197. — PMID 13491573.

См. такжеПравить