Enzimek, amelyek fiziológiai akadályként vesznek részt a szabad gyökök megszüntetésében II
Kulcsszavak: INGYENES RÁDIÁK; KATALÁZIS/kémia; REAKTÍV OXIGÉN FAJOK.
BEVEZETÉS
A biológiai folyamatok során és a környezettel folytatott állandó cserében kémiai fajok keletkeznek, amelyeket szabad gyököknek neveznek, amelyek jellemzője a párosítatlan elektron jelenléte és nagyon reaktív. Az összes gyökök közül a reaktív oxigénből származó fajok (EROS) nagy érdeklődésre tartanak számot ennek a molekulának a biradiális felépítése, valamint az őket létrehozó és számos folyamat részeként.
A fő EROS a következők: szuperoxid-anion (O 2), hidroxilgyök (OH +), szingulett oxigén és hidrogén-peroxid (H 2 O 2). Ezek a radikális fajok oly módon vesznek részt a sejtkárosodásban, hogy az oxidatív agressziók egyéb kóros folyamatok mellett a karcinogenezis, a gyulladásos betegségek, a sejtek öregedése és a neurodegeneratív betegségek felé irányulhatnak. 1
A szervezetben van egy antioxidáns védelmi rendszer, amely enzimekből és kis molekulatömegű vegyületekből áll. Az egyik enzim, amely beavatkozik az oxidáns/antioxidáns egyensúly védelmébe és következésképpen a karbantartásába, a kataláz (CAT).
A kataláz (hidrogén-peroxid: hidrogén-peroxid-oxidoreduktáz, EC 1.11.1.6) a természet egyik legelterjedtebb enzimje, és széles körben elterjedt az emberi testben, bár aktivitása a szövetektől függően változik; magasabb a májban és a vesékben, alacsonyabb a kötőszövetben és az epitheliában, és gyakorlatilag nulla az idegszövetben. Sejtszinten a mitokondriumokban és a peroxiszómákban helyezkedik el, kivéve az eritrocitákat, ahol a citoszolban található. 2 Ez az enzim egy tetramer metalloprotein, amelynek molekulatömege a 210-280 kD tartományban van. 4 azonos alegységből áll, amelyeket nem kovalens kölcsönhatások tartanak össze. Mindegyik alegység a protoporfirin IX protetikus csoportját tartalmazza, a protohémiás és a vas tartalom pedig az enzim teljes molekulatömegének 1,1, illetve 0,09% -át teszi ki. 3
Egyes fajokban a CAT redukált formában (NADPH) nikotinamin-adenin-dinukleotid-foszfát-molekulákat tartalmaz, amelyek szorosan kapcsolódnak az enzimhez; így bebizonyosodott, hogy az emberi és a marhahús CAT 4 NADPH molekulához kapcsolódik, mindegyik alegységben 1, és nincs közvetlen kölcsönhatás a hemcsoport és a NADPH között. 4 Az ábra az enzim alegységének ábrázolását mutatja.
Az enzimhez kötött NADPH nem vesz részt katalitikus vagy peroxidatív aktivitásában. Ez a molekula beavatkozhat a CAT inaktiválásának megelőzésébe és részleges visszafordításába a saját mérgező szubsztrátja révén, és stabilizálja az enzimet azáltal, hogy alloszterikus hatást gyakorol konformációjára. Ezenkívül a CAT a NADPH rezervoárja, amely fontos szerepet játszik az oxidatív stressz során. 5.
Az antioxidáns rendszer részeként a CAT részt vesz a sejtanyagcsere során keletkező H 2 O 2 megsemmisítésében. Ezt az enzimet nagy reakcióképessége, de viszonylag alacsony affinitása jellemzi a szubsztrát iránt. 2 funkciója van: katalitikus és peroxidatív. Mindkettőt az egyenlet képviseli:
H 2 O 2 + H 2 R ---------- ® 2H 2 O + R
CAT donor szubsztrát
Az általános reakció magában foglalja a szubsztrát redukcióját a donor által hozzájáruló hidrogénatomok felvételével, és a végtermékek a redukált szubsztrát és az oxidált donor lesznek.
A katalitikus funkcióban a donor egy másik H 2 O 2 molekula. Ezt a funkciót csak az enzim tetramer formában tudja végrehajtani. 6.
H 2 O 2 + H 2 O 2 ----- ® 2H 2 O + + O 2
A peroxidatív reakcióban az enzim metanolt, etanolt, hangyasavat, fenolt és formaldehidet használhat hidrogéndonorként. 7 Ez a funkció monomerekkel, dimerekkel és tetramerekkel végezhető el. 6.
A CAT aktivitását cianid, azid, szulfid, hidroxilamin, paracetamol, bleomicin, adriamicin, benzidin és paraquat gátolhatja. két
A KATALÁZ BIOMÉDIKAI FONTOSSÁGA
A CAT-t széles körben tanulmányozták számos biológiai és orvosi kutatásban kiemelt jelentőségű kóros folyamatban való részvétele kapcsán, és részt vesz mind a folyamatok keletkezésében, mind annak következményeiben.
Az iszkémia-reperfúzió állat- és humán modelljeiben megfigyelték az EROS részvételét a folyamat során megjelenő károsodások előállításában, valamint az antioxidáns enzimek módosítását, amelyek között CAT található. Hogy ezek a módosítások nem ugyanúgy viselkednek minden szövetben.