Superoksididismutaasi

Superoksididismutaasi (SOD, EC 1.15.1.1 ) kuuluu antioksidanttientsyymien ryhmään . Yhdessä katalaasin ja muiden antioksidanttientsyymien kanssa se suojaa ihmiskehoa jatkuvasti muodostuvalta erittäin myrkyllisiltä happiradikaaleilta . Superoksididismutaasi katalysoi superoksidin dismutaatiota hapeksi ja vetyperoksidiksi . Siten sillä on tärkeä rooli antioksidanttisuojassa lähes kaikissa soluissa, jotka ovat tavalla tai toisella kosketuksissa hapen kanssa. Yksi harvoista poikkeuksista on maitohappobakteeri Lactiplantibacillus plantarum ja sen sukulaiset maitohappobakteerit , jotka käyttävät erilaista puolustusmekanismia syntyvää superoksidia vastaan.

Reaktio

Superoksididismutaasin katalysoima superoksididismutaatioreaktio voidaan jakaa kahteen osaan (osittaisreaktiot) seuraavasti:

• 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 .

jossa M (siirtymämetalli ) = Cu ( n = 1); Mn (n = 2); Fe (n = 2); Ni (n = 2).

Tässä reaktiossa metallikationin hapetusaste värähtelee välillä n ja n+1.

Tyypit

Johdanto

Superoksididismutaasilla on useita muotoja riippuen entsyymin aktiivisen kohdan siirtymämetallikofaktorin tyypistä : Cu , Zn -SOD ( kupari aktiivisen kohdan kofaktorina ja sinkki konformaatiota stabiloivana kofaktorina ), Mn -SOD (jossa on mangaania aktiivinen kohta), samoin kuin harvinaisempi Fe -SOD ( raudan kanssa )) ja Ni -SOD ( nikkelin kanssa ).

• Lähes kaikkien eukaryoottisolujen sytosoli sisältää Cu,Zn-SOD-tyyppistä superoksididismutaasia. Se on runsain superoksididismutaasi ja ainoa kaupallisesti saatavilla oleva entsyymin muoto (yleensä eristetty joko punasoluista tai naudan maksasta : PDB 1SXA Arkistoitu 29. maaliskuuta 2008 Wayback Machinessa , EC 1.15.1.1). Cu,Zn-SOD on homodimeeri (eli koostuu kahdesta identtisestä alayksiköstä), molekyylipaino 32,5 kDa. Proteiinialayksiköt liittyvät toisiinsa ensisijaisesti hydrofobisilla ja sähköstaattisilla sidoksilla . Kupari ja sinkki ovat sitoutuneet molekyylin proteiiniosaan histidiinitähteiden kautta .
• Eukaryoottisolujen mitokondriot ja monet bakteerit sisältävät superoksididismutaasia Mn:n kanssa (Mn-SOD). Esimerkiksi ihmisen mitokondriaalinen SOD: PDB 1N0J  (ei käytettävissä oleva linkki) , EC 1.15.1.1, molekyylipaino 86-88 kDa. Tämän entsyymin mangaani koordinoituu proteiiniin 3 histidiinin ja aspartaatin kautta sekä veteen tai hydroksyyliligandiin riippuen Mn:n oksidatiivisesta tilasta (Mn(II) tai Mn(III)).
• E. coli ja monet muut bakteerit sisältävät entsyymin rautamuotoja (Fe-SOD), toiset sisältävät mangaania (Mn-SOD) ja jotkut molempia. ( E. coli Fe-SOD: PDB 1ISA arkistoitu 29. maaliskuuta 2008 Wayback Machinessa , EC 1.15.1.1). Mn- ja Fe-SOD:n aktiiviset kohdat sisältävät samat aminohapot sivuketjuissa.

Ihminen

Ihmiskehossa on kolmenlaisia ​​SOD:ita. SOD1 löytyy sytoplasmasta , SOD2 on mitokondrioista ja SOD3 on solunulkoinen (sellulaarinen) muoto. Ensimmäinen muoto on dimeerinen, kun taas toinen ja kolmas muoto ovat tetrameerisiä (koostuvat 4 yhtä suuresta alayksiköstä). SOD1 ja SOD3 sisältävät kuparia aktiivisessa keskustassa ja sinkkiä rakennekomponenttina ja SOD2 sisältää mangaania aktiivisessa keskustassa. Näiden muotojen geenit sijaitsevat vastaavasti kromosomeissa 21, 6 ja 4 (21q22.1, 6q25.3 ja 4p15.3–p15.1). Sytosolinen SOD1 on pieni proteiini, jonka molekyylipaino on 32,5 kDa, mitokondriaalisen SOD2:n molekyylipaino on noin 86-88 kDa. Solunulkoinen SOD3 on suurin superoksididismutaasi, jonka molekyylipaino on 135 kDa.

Biokemia

Superoksidiradikaali (O 2 − ) hajoaa spontaanisti melko nopeasti hapeksi O 2 ja vetyperoksidiksi H 2 O 2 (~10 5 M −1 s −1 pH:ssa 7). Superoksidi reagoi kuitenkin vielä nopeammin joidenkin muiden kohdemolekyylien, kuten typpioksidin NO:n, kanssa muodostaen prosessissa peroksinitriittiä . Superoksididismutaasilla on kuitenkin suurin tunnettu katalyyttinen reaktionopeus (~10 9 M -1 s -1 ). Reaktiota rajoittaa vain superoksidin törmäystaajuus entsyymin kanssa (ns. diffuusiorajoitettu reaktio ), jonka vuoksi superoksididismutaasi suojaa solua superoksidin haitallisilta vaikutuksilta.

Fysiologia

Superoksidi on yksi tärkeimmistä solun prooksidanteista, joten SOD on yksi avainrooleista kehon antioksidanttisessa puolustuksessa. Tämän entsyymin rooli on osoitettu kokeellisesti: hiiret, joilta puuttuu mitokondriaalinen SOD, selviävät vain muutaman päivän syntymän jälkeen, koska niille kehittyy vakava oksidatiivinen stressi .

Rooli patologiassa

Ihmisen SOD1 :n mutaatiot voivat aiheuttaa amyotrofista lateraaliskleroosia , motorisen hermoston sairauden . Tämän taudin kehittymismekanismia näillä mutaatioilla ei kuitenkaan tunneta, koska superoksididismutaasin entsymaattinen aktiivisuus ei muutu.

Linkit

1. A. V. Peskin, C. C. Winterbourn. Mikrotiitterilevymääritys superoksididismutaasille käyttäen vesiliukoista tetratsoliumsuolaa (WST-1  )  // Clinica Chimica Acta : päiväkirja. - 2000. - Voi. 293 . - s. 157-166 .
2. Campana, F. Paikallinen superoksididismutaasi vähentää säteilytyksen jälkeistä rintasyövän ibroosia  //  Journal of Cellular and Molecular Medicine : päiväkirja. - 2004. - Voi. 8 , ei. 1 . - s. 109-116 . Vapaa teksti - PDF 333 kt
3. Li, Y.; Huang, T.T.; Carlson, EJ; Melov, S.; Ursell, PC; Olson, JL; Noble, LJ; Yoshimura, kansanedustaja; Berger, C.; Chan, P.H.; et ai. Laajentunut kardiomyopatia ja vastasyntyneiden kuolleisuus mutanttihiirillä, joista puuttuu mangaanisuperoksididismutaasi. Nat. Genet. 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-puutos johtaa pysyviin ja laajalle levinneisiin oksidatiivisiin vaurioihin ja hepatokarsinogeneesiin myöhemmässä elämässä. Oncogene 24:367-380; 2005.
5. Muller, F. L.; Song, W.; Liu, Y.; Chaudhuri, A.; Pieke-Dahl, S.; Vahva, R.; Huang, T.T.; Epstein, CJ; Roberts, LJ, 2.; Csete, M.; Faulkner, JA; Van Remmen, H. CuZn-superoksididismutaasin puuttuminen johtaa kohonneeseen oksidatiiviseen stressiin ja iästä riippuvan luustolihasten surkastumisen kiihtymiseen. Vapaa radikaali. Biol. Med. 40:1993-2004; 2006.
6. Sentman, M.L.; Granstrom, M.; Jacobson, H.; Reaume, A.; Basu, S.; Marklund, S.L. Hiirten fenotyypit, joista puuttuu solunulkoinen superoksididismutaasi ja kuparia ja sinkkiä sisältävä superoksididismutaasi. J Biol. Chem. 281:6904-6909; 2006.

Katso myös

• Katalaasi
• Peroksiredoksiinit
• Natriumdietyyliditiokarbamaatti

Linkit

• OMIM 147450 (SOD1), OMIM 147460 (SOD2), OMIM 185490 (SOD3) ja OMIM 105400 (ALS)
• Amyotrofinen lateraaliskleroosi
• Hyvä katsaus SOD-kirjallisuuteen.
• Vahinkopohjaiset ikääntymisen teoriat Superoksididismutaasin rooli ikääntymisessä.

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri katalaani iso kiinalainen Britannica (verkossa)
Bibliografisissa luetteloissa	NDL : 00576856