A glutatión peroxidase (GPx) (EC 1.11.1.9) é o nome xeral dunha familia de encimas con actividade peroxidase cuxo principal papel biolóxico é protexer o organismo dos danos oxidativos. A función bioquímica da glutatión peroxidase é reducir hidroperóxidos de lípido aos correspondentes alcohois e reducir o peróxido de hidróxeno libre a auga.
Isocimas
Exisen varios isocimas de glutatión peroxidase codificados en diferents xenes, que varían na súa localización celular e na súa especificidade de substrato. A glutatión peroxidase 1 (GPx1) é a versión máis abundante deste encima, que se encontra no citoplasma das células de case todos os tecidos animais, e ten como substrato preferido o peróxido de hidróxeno. A glutatión peroxidase 4 (GPx4) ten unha gran preferencia por hiroperóxidos de lípidos; exprésase en case todas as células de mamíferos, pero a niveis moi inferiores á anterior. A glutatión peroxidase 2 é un encima intestinal e extracelular. A glutatión peroxidase 3 é extracelular, e especialmente abundante no plasma sanguíneo.[2] Ata agora, nos humanos identificáronse oito tipos (GPx1-8), que son os da táboa.
| Xene |
Locus |
Encima
|
| GPX1 |
Chr. 3 p21.3 |
glutatión peroxidase 1 (ubicua)
|
| GPX2 |
Chr. 14 q24.1 |
glutatión peroxidase 2 (gastrointestinal)
|
| GPX3 |
Chr. 5 q23 |
glutatión peroxidase 3 (plasma)
|
| GPX4 |
Chr. 19 p13.3 |
glutatión peroxidase 4 (fosfolípido hidroperoxidase)
|
| GPX5 |
Chr. 6 p21.32 |
glutatión peroxidase 5 (proteína relacionada co andróxeno epididimal)
|
| GPX6 |
Chr. 6 p21 |
glutatión peroxidase 6 (olfactoria)
|
| GPX7 |
Chr. 1 p32 |
glutatión peroxidase 7 (segregada)
|
| GPX8 |
Chr. 5 q11.2 |
glutatión peroxidase 8 (suposta; é unha proteína de membrana)
|
Reacción
A principal reacción que cataliza a glutatión peroxidase é:
- 2GSH + H2O2 → GS–SG + 2H2O
onde GSH representa o glutatión reducido monomérico, e o GS–SG representa o glutatión disulfuro. O mecanismo de acción implica a oxidación do selenol dun residuo de selenocisteína polo peróxido de hidróxeno. Este proceso dá lugar a un derivado cun grupo de ácido selénico (RSeOH). O ácido selénico é despois convertido de novo en selenol nun proceso en dous pasos que empeza cunha reacción co GSH para formar GS-SeR e auga. Unha segunda molécula de GSH reduce de novo o intermediario GS-SeR a selenol, liberando como subproduto GS-SG. Abaixo móstrase unha representación simplificada:[3]
- RSeH + H2O2 → RSeOH + H2O
- RSeOH + GSH → GS-SeR + H2O
- GS-SeR + GSH → GS-SG + RSeH
Despois, a glutatión redutase reduce o glutatión oxidado para pechar o ciclo:
- GS–SG + NADPH + H+ → 2 GSH + NADP+.
Estrutura
As GPx1, GPx2, GPx3, e GPx4 de mamíferos son encimas que conteñen selenio (selenoproteínas), mentres que a GPx6 é tamén unha selenoproteína en humanos, pero en roedores ten un homólogo que contén cisteína. As GPx1, GPx2, e GPx3 son proteínas homotetraméricas, mentres que a GPx4 ten estrutura monomérica. Como a integridade das membranas subcelulares e plasmática depende en gran medida da glutatión peroxidase, o seu sistema protector antioxidante depende moito da presenza de selenio.
Modelos animais
Os ratos modificados por enxeñaría xenética para que carezan de glutatión peroxidase 1 (ratos Gpx1−/−) son en fenotipo practicamente normais e teñen unha duración da vida normal, o que indica que este encima non é esencial para a vida. Porén, os ratos Gpx1−/− desenvolven cataratas a idade temperá e mostran defectos na proliferación das células satélites musculares.[2] Os ratos Gpx1 −/− presentan limiares de resposta do tronco cerebral auditiva ata 16 dB maiores que os ratos de control. Despois dunha exposición a un ruído de 110 dB durante unha hora, os ratos Gpx1 −/− presentaban unha perda de audición inducida polo ruído de ata 15 dB maior en comparación cos ratos de control.[4]"
Os ratos con knockouts para GPX3 (GPX3−/−) ou GPX2 (GPX2−/−) tamén se desenvolvían normalmente [5][6]
Porén, os ratos knockout para a glutatión peroxidase 4 morren durante o seu desenvolvemento embrionario temperán.[2] Non obstante, hai algunhas probas que indican que os niveis reducidos de glutatión peroxidase 4 poden incrementar as expectativas de vida nos ratos.[7]
Descubrimento
A glutatión peroxidase descubriuna en 1957 Gordon C. Mills.[8]
Importancia clínica
Os niveis baixos de glutatión peroxidase medidos no soro sanguíneo poden ser un factor que contribúe á vitilixe.[9] Observáronse niveis baixos no plasma de glutatión peroxidase en pacientes de diabete de tipo 2 con macroalbuminuria e isto estaba correlacionado co estadio de nefropatía diabética.[10] Nun estudo, a actividade de glutatión peroxidase xunto coa doutros encimas antioxidantes como a superóxido dismutase e a catalase non estaba asociada con risco de enfermidade coronaria en mulleres.[11] A actividade de glutatión peroxidase é moito menor do normal en pacientes de esclerose múltiple recaente-remitente.[12] Un estudo suxeriu que os polimorfismos da glutatión peroxidase e superóxido dismutase xogan un papel no desenvolvemento da enfermidade celíaca.[13]
References
- ↑ PDB 1GP1; Epp O, Ladenstein R, Wendel A (June 1983). "The refined structure of the selenoenzyme glutathione peroxidase at 0.2-nm resolution". Eur. J. Biochem. 133 (1): 51–69. PMID 6852035. doi:10.1111/j.1432-1033.1983.tb07429.x.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 Muller FL, Lustgarten MS, Jang Y, Richardson A, Van Remmen H (Aug 2007). "Trends in oxidative aging theories". Free Radical Biology & Medicine 43 (4): 477–503. PMID 17640558. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2007.03.034.
- ↑ Bhabak KP, Mugesh G (Nov 2010). "Functional mimics of glutathione peroxidase: bioinspired synthetic antioxidants". Accounts of Chemical Research 43 (11): 1408–1419. PMID 20690615. doi:10.1021/ar100059g.
- ↑ Ohlemiller, KK; McFadden, SL; Ding, DL; Lear, PM; Ho, YS (2000). "Targeted mutation of the gene for cellular glutathione peroxidase (Gpx1) increases noise-induced hearing loss in mice". J Assoc Res Otolaryngol 1 (3): 243–54. doi:10.1007/s101620010043.
- ↑ Esworthy RS, Aranda R, Martín MG, Doroshow JH, Binder SW, Chu FF (Sep 2001). "Mice with combined disruption of Gpx1 and Gpx2 genes have colitis". American Journal of Physiology. Gastrointestinal and Liver Physiology 281 (3): G848–55. PMID 11518697.
- ↑ Olson GE, Whitin JC, Hill KE, Winfrey VP, Motley AK, Austin LM, Deal J, Cohen HJ, Burk RF (May 2010). "Extracellular glutathione peroxidase (Gpx3) binds specifically to basement membranes of mouse renal cortex tubule cells". American Journal of Physiology. Renal Physiology 298 (5): F1244–F1253. PMID 20015939. doi:10.1152/ajprenal.00662.2009.
- ↑ Ran Q, Liang H, Ikeno Y, Qi W, Prolla TA, Roberts LJ, Wolf N, Van Remmen H, VanRemmen H, Richardson A (Sep 2007). "Reduction in glutathione peroxidase 4 increases life span through increased sensitivity to apoptosis". The Journals of Gerontology. Series A, Biological Sciences and Medical Sciences 62 (9): 932–42. PMID 17895430. doi:10.1093/gerona/62.9.932.
- ↑ Mills GC (Nov 1957). "Hemoglobin catabolism. I. Glutathione peroxidase, an erythrocyte enzyme which protects hemoglobin from oxidative breakdown" (PDF). The Journal of Biological Chemistry 229 (1): 189–97. PMID 13491573. Arquivado dende o orixinal o 30 de maio de 2020. Consultado o 09 de decembro de 2015.
- ↑ Zedan H, Abdel-Motaleb AA, Kassem NM, Hafeez HA, Hussein MR (Mar 2015). "Low Glutathione Peroxidase Activity Levels in Patients with Vitiligo". Journal of Cutaneous Medicine and Surgery. PMID 25775636. doi:10.2310/7750.2014.14076.
- ↑ Sedighi O, Makhlough A, Shokrzadeh M, Hoorshad S (Sep 2014). "Association between plasma selenium and glutathione peroxidase levels and severity of diabetic nephropathy in patients with type two diabetes mellitus". Nephro-Urology Monthly 6 (5): e21355. PMC 4318010. PMID 25695036. doi:10.5812/numonthly.21355.
- ↑ Yang S, Jensen MK, Rimm EB, Willett W, Wu T (Nov 2014). "Erythrocyte superoxide dismutase, glutathione peroxidase, and catalase activities and risk of coronary heart disease in generally healthy women: a prospective study". American Journal of Epidemiology 180 (9): 901–8. PMC 4207716. PMID 25156995. doi:10.1093/aje/kwu195.
- ↑ Socha K, Kochanowicz J, Karpińska E, Soroczyńska J, Jakoniuk M, Mariak Z, Borawska MH (2014). "Dietary habits and selenium, glutathione peroxidase and total antioxidant status in the serum of patients with relapsing-remitting multiple sclerosis". Nutrition Journal 13: 62. PMC 4080729. PMID 24943732. doi:10.1186/1475-2891-13-62.
- ↑ Katar M, Ozugurlu AF, Ozyurt H, Benli I (2014). "Evaluation of glutathione peroxidase and superoxide dismutase enzyme polymorphisms in celiac disease patients". Genetics and Molecular Research 13 (1): 1030–7. PMID 24634124. doi:10.4238/2014.February.20.4.
Véxase tamén
Outros artigos
