Szuperoxid-diszmutáz

A szuperoxid-diszmutáz (SOD, EC 1.15.1.1 ) az antioxidáns enzimek csoportjába tartozik . Katalázzal és más antioxidáns enzimekkel együtt megvédi az emberi szervezetet a folyamatosan erősen mérgező oxigéngyökök képződésétől . A szuperoxid- diszmutáz katalizálja a szuperoxid oxigén- és hidrogén-peroxiddá alakulását . Így szinte minden olyan sejt antioxidáns védelmében játszik fontos szerepet, amelyek így vagy úgy érintkeznek oxigénnel. Az egyik ritka kivétel a Lactiplantibacillus plantarum tejsavbaktérium és rokon tejsavbaktériumai , amelyek eltérő védekezési mechanizmust alkalmaznak a keletkező szuperoxiddal szemben.

Reakció

A szuperoxid-diszmutáz által katalizált szuperoxid- diszmutációs reakció két részre bontható (részleges reakciók) az alábbiak szerint:

• M (n+1)+  − SOD + O 2 − → M n+ − SOD + O 2
• M n+ − SOD + O 2 − + 2H + → M (n+1)+ − SOD + H 2 O 2 .

ahol M (átmeneti fém ) = Cu (n=1) ; Mn (n=2); Fe (n=2); Ni (n=2).

Ebben a reakcióban a fémkation oxidációs állapota n és n+1 között ingadozik.

Típusok

Bevezetés

A szuperoxid-diszmutáznak számos formája létezik az enzim aktív helyének átmenetifém- kofaktorának típusától függően : Cu , Zn - SOD ( réz , mint aktív hely kofaktor és cink , mint konformációstabilizáló kofaktor ), Mn - SOD ( mangánnal a aktív hely), valamint kevésbé gyakori Fe -SOD ( vassal )) és Ni -SOD ( nikkellel ).

• Szinte minden eukarióta sejt citoszolja Cu,Zn-SOD típusú szuperoxid-diszmutázt tartalmaz. Ez a legnagyobb mennyiségben előforduló szuperoxid-diszmutáz és az enzim egyetlen kereskedelmi forgalomban kapható formája (általában vörösvértestekből vagy szarvasmarha májból izolálva : PDB 1SXA Archivált : 2008. március 29., Wayback Machine , EC 1.15.1.1). A Cu,Zn-SOD egy homodimer (vagyis két azonos alegységből áll), molekulatömege 32,5 kDa. A fehérje alegységei elsősorban hidrofób és elektrosztatikus kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz . A réz és a cink hisztidin maradékokon keresztül kapcsolódik a molekula fehérje részéhez .
• Az eukarióta sejtek és számos baktérium mitokondriumai szuperoxid-diszmutázt tartalmaznak Mn-nel (Mn-SOD). Például humán mitokondriális SOD: PDB 1N0J  (unavailable link) , EC 1.15.1.1, molekulatömege 86-88 kDa. Ebben az enzimben a mangán a fehérjéhez 3 hisztidinen és aszpartáton keresztül , valamint a vízhez vagy egy hidroxilligandumhoz kapcsolódik, a Mn oxidációs állapotától függően (Mn(II) vagy Mn(III)).
• Az E. coli és sok más baktérium az enzim vas (Fe-SOD) formáit tartalmazza, mások mangánt (Mn-SOD), és némelyik mindkettőt. ( E. coli Fe-SOD: PDB 1ISA Archivált : 2008. március 29., a Wayback Machine , EC 1.15.1.1). Az Mn- és Fe-SOD aktív helyei ugyanazokat az aminosavakat tartalmazzák az oldalláncokban.

Emberi

Az emberi szervezetben háromféle SOD létezik. A SOD1 a citoplazmában , a SOD2 a mitokondriumban , a SOD3 pedig az extracelluláris (extracelluláris) forma. Az első forma dimer, míg a második és harmadik forma tetramer (4 egyenlő alegységből áll). Az SOD1 és SOD3 az aktív központban rezet, szerkezeti komponensként cinket, az aktív központban pedig mangánt tartalmaz. Ezen formák génjei a 21., 6. és 4. kromoszómán találhatók (21q22.1, 6q25.3 és 4p15.3–p15.1). A citoszolikus SOD1 egy kisméretű fehérje, amelynek molekulatömege 32,5 kDa, a mitokondriális SOD2 molekulatömege körülbelül 86-88 kDa. Az extracelluláris SOD3 a legnagyobb szuperoxid-diszmutáz, molekulatömege 135 kDa.

Biokémia

A szuperoxid gyök (O 2 - ) spontán módon meglehetősen gyorsan átalakul oxigén O 2 -dá és hidrogén-peroxiddá H 2 O 2 (~10 5 M -1 s -1 pH 7-en). A szuperoxid azonban még gyorsabban reagál néhány más célmolekulával, például a nitrogén-monoxid NO- val, és a folyamat során peroxinitritet képez . Azonban a szuperoxid-diszmutáznak van a legnagyobb ismert katalitikus reakciósebessége (~10 9 M -1 s -1 ). A reakciót csak a szuperoxid és az enzim ütközésének gyakorisága korlátozza (ún. diffúzió-limitált reakció ), melynek köszönhetően a szuperoxid-diszmutáz megvédi a sejtet a szuperoxid károsító hatásaitól.

Fiziológia

A szuperoxid az egyik fő pro-oxidáns a sejtben, így az SOD az egyik kulcsszerepet tölti be a szervezet antioxidáns védelmében. Ennek az enzimnek a szerepét kísérletileg igazolták: azok az egerek, amelyekből hiányzik a mitokondriális SOD, csak néhány nappal a születés után élik túl, mivel súlyos oxidatív stressz alakul ki bennük .

Szerep a patológiában

A humán SOD1 mutációi amiotrófiás laterális szklerózist , egy motoros neuron betegséget okozhatnak . A betegség kialakulásának mechanizmusa azonban ezekkel a mutációkkal nem ismert, mivel a szuperoxid-diszmutáz enzimaktivitása nem változik.

Linkek

1. A. V. Peskin, C. C. Winterbourn. Mikrotiterlemezes vizsgálat szuperoxid-diszmutázhoz vízoldható tetrazólium-sóval (WST-1  )  // Clinica Chimica Acta : folyóirat. - 2000. - Vol. 293 . - 157-166 . o .
2. Campana, F. A helyi szuperoxid-diszmutáz csökkenti a besugárzás utáni mellrák ibrózisát  //  Journal of Cellular and Molecular Medicine : folyóirat. - 2004. - 20. évf. 8 , sz. 1 . - 109-116 . o . Szabad szöveg - PDF 333 kB
3. Li, Y.; Huang, T. T.; Carlson, EJ; Melov, S.; Ursell, PC; Olson, JL; Nemes, LJ; Yoshimura képviselő; Berger, C.; Chan, P. H.; et al. Kitágult kardiomiopátia és újszülöttkori letalitás mangán-szuperoxid-diszmutáz hiányában mutáns egerekben. Nat. Közönséges petymeg. 11:376-381; 1995.
4. Elchuri, S.; Oberley, T. D.; Qi, W.; Eisenstein, R. S.; Jackson Roberts, L.; Van Remmen, H.; Epstein, CJ; Huang, TT CuZnSOD hiánya tartós és széles körben elterjedt oxidatív károsodáshoz és hepatokarcinogenezishez vezet későbbi életkorban. Oncogene 24:367-380; 2005.
5. Muller, F. L.; Song, W.; Liu, Y.; Chaudhuri, A.; Pieke-Dahl, S.; Erős, R.; Huang, T. T.; Epstein, CJ; Roberts, LJ, 2.; Csete, M.; Faulkner, JA; Van Remmen, H. CuZn szuperoxid-diszmutáz hiánya fokozott oxidatív stresszhez és az életkorfüggő vázizom-sorvadás felgyorsulásához vezet. Szabad gyök. Biol. Med. 40:1993-2004; 2006.
6. Sentman, M. L.; Granstrom, M.; Jacobson, H.; Reaume, A.; Basu, S.; Marklund, S. L. Extracelluláris szuperoxid-diszmutázt és réz- és cinktartalmú szuperoxid-diszmutázt nem tartalmazó egerek fenotípusai. J Biol. Chem. 281:6904-6909; 2006.

Lásd még

• kataláz
• Peroxiredoxinok
• Nátrium-dietil-ditiokarbamát

Linkek

• OMIM 147450 (SOD1), OMIM 147460 (SOD2), OMIM 185490 (SOD3) és OMIM 105400 (ALS)
• Amiotróf laterális szklerózis
• Jó áttekintés a SOD irodalomról.
• Az öregedés károsodásán alapuló elméletei A szuperoxid-diszmutáz szerepe az öregedésben.

Szótárak és enciklopédiák	Nagy katalán nagy kínai Britannica (online)
Bibliográfiai katalógusokban	NDL : 00576856