Peroksiredoksin

AhpC-TSA
Struktura AhpC, bakterijskog 2-cistein-peroksiredoksin Salmonella typhimurium.
Identifikatori
SimbolAhpC-TSA
Peroksiredoksin
Identifikatori
EC broj1.11.1.15
CAS broj207137-51-7
Baze podataka
IntEnzIntEnz pregled
BRENDABRENDA unos
ExPASyNiceZyme pregled
KEGGKEGG unos
MetaCycmetabolički put
PRIAMprofil
PDB struktureRCSB PDB PDBj PDBe PDBsum
Ontologija genaAmiGO / QuickGO
Pretraga
PMCčlanci
PubMedčlanci
NCBIproteini

Peroksiredoksini (Prxs, EC 1.11.1.15 HGNC simbol korijena PRDX) su sveprisutna porodica antioksidanasnih enzima koji također kontroliraju citokine – inducirane nivoima peroksida i na taj način posreduju transdukciju signala u ćelijama sisara.[1] Članovi porodice kod ljudi su PRDX1, PRDX2, PRDX3, PRDX4, PRDX5 i PRDX6. Fiziološku važnost peroksiredoksina ilustrira njihova relativna brojnost (jedan od najzastupljenijih proteina u eritrocitima nakon hemoglobina je peroksiredoksin 2).

Klasifikacija

[uredi | uredi izvor]

Prx-ovi su se kroz povijest dijelili u tri (mehaničke) klase:

  • Tipskii 2-cis prxs
  • Netipski 2-cys Prx i
  • 1-cis prx.

Oznaka "1-Cis" i "2-Cis" Prxs uvedena je 1994.,[2] pošto je primijećeno da je, među 22 Prx sekvence poznate u to vrijeme, apsolutno konzerviran samo jedan Cys ostatak; ostatak koji je sada prepoznat kao (potreban) peroksidativni cistein, CP. Drugi, polukonzervirani cistein zabilježen u to vrijeme je cistein koji se razdvaja, CR i tvori interpodjediničnu disulfidnu vezu sa CP u raširenim i obilnim Prx-ima koji se ponekad spominju kao "tipski 2-cis Prxs". Na kraju je shvaćeno da CR može biti na više položaja kod različitih članova porodice Prx, što dovodi do dodavanja kategorije "atipski 2-Cis Prx" (Prxs koji imaju CR, ali ne u "tipskom", izvorno identificiranom položaju).

S velikom količinom informacija koje su sada dostupne u vezi s Prx strukturama i sekvencama, sada se prepoznaje da članovi porodice spadaju u šest klasa ili podskupina, označenih kao Prx1 (u osnovi sinonim za "tipski 2-Cys"), Prx5, Prx6, PrxQ, Tpx i AhpE grupe. Sada je poznato da su prisustvo i lokacija CR u svih 6 grupa heterogeni. Stoga, iako je oznaka "1-Cis Prx" prvobitno bila povezana s grupom Prx6, na osnovu nedostatka CR u ljudskom PrxVI. Dok mnogi članovi grupe Prx6 nemaju CR, u svim podskupinama postoje članovi "1-Cis". Štaviše, CR može se nalaziti na 5 (poznatih) lokacija u strukturi, dajući interpodjediničnu ili intrapodjediničnu disulfidnu vezu u oksidovanom proteinu (ovisno o lokaciji CR ).[3] Da bi se pomoglo u identifikaciji novih članova i podgrupe kojoj pripadaju, bioinformatika je generirala bazu podataka koju je moguće pretraživati (klasifikacija indeksa peroksiredoksina), uključujući Prx sekvence identificirane iz GenBank-e (od januara 2008. do oktobra 2011.) analiza i javno je dostupnana linku [1].[4]

Ciklus katalize

[uredi | uredi izvor]

Ovi enzimi dijele isti osnovni katalitski mehanizam, u kojem redoks-aktivni cistein (peroksidativni cistein) u aktivnom mjestu oksidira se u sulfensku kiselinu, pomoću peroksidnog supstrata.[5] Recikliranje sulfenske kiseline natrag u tiol je ono što razlikuje tri enzimske klase. 2-Cys peroksiredoksini redukuju se za tiole, poput tioredoksina, proteina sličnih tioredoksinu ili eventualno glutation, dok enzimi 1-Cis mogu biti reducirani za askorbinsku kiselinu ili glutation, u prisustvo GST-π.[6] Koristeći kristalne strukture visoke rezolucije, izveden je detaljan katalitski ciklus za Prxs,[7] uključujući model za redoks-regulirano oligomerno stanje predložen za kontrolu enzimske aktivnosti.[8] Inaktivacija ovih enzima prekomernom oksidacijom (poznata i kao hiperoksidacija) aktivnog tiola u sulfinskoj kiselini može se poništiti pomoću sulfiredoksina.[9]

Peroksredoksini se u bakterijama često nazivaju alkil-hidroperoksid reduktaza (AhpC).[10] Druga imena uključuju tiol specifični antioksidans (TSA) i tioredoksin-peroksidazu (TPx).[11]

Sisari imaaju šest peroksiredoksina:[12]

Peroksiredoksini mogu se regulirati putem fosforilacije, redoks statusa, kao što su sulfoniranje,[13] acetilacija, nitracija, trunkacija i oligomerizacija stanja.

Funkcija

[uredi | uredi izvor]

Peroksiredoksin se redukuje za tioredoksin (Trx), nakon redukcije vodik-peroksidaa (H2O2) u sljedećim reakcijama:[14]

  • Prx(redukovani) + H2O2 → Prx(oksidirani) + 2H2O
  • Prx(oksidirani) + Trx(redukovani) → Prx(redukovani) + Trx(oksidirani)

Oksidirani oblik Prx je neaktivan u svojoj reduktaznoj aktivnosti, ali može funkcionisati kao molekulski šaperon,[15] zahtijevajući doniranje elektrona iz redukovanog Trx, da bi se obnovila njegova katalitska aktivnost.[16]

Fiziološku važnost peroksiredoksina ilustrira njihova relativna brojnost (jedan od najzastupljenijih proteina u eritrocitima nakon hemoglobina je peroksiredoksin 2), kao i studije na nokaut miševima. Miševi kojima nedostaje peroksiredoksin 1 ili 2 razvijaju ozbiljnu hemolitsku anemiju i predisponirani su za određeni hematopoetski rak. Miševi s nokautom peroksiredoksina 1 imaju 15%-tno smanjenje životnog vijeka.[17] Miševi s nokautom peroksiredoksina 6 su održivi i ne pokazuju očiglednu grubu patologiju, ali su osjetljiviji na određene egzogene izvore oksidativnog stresa, poput hiperoksije.[18] Nokautirani miševi u peroksiredoksinu 3 (peroksiredoksin mitohondrijskog matriksa) su održivi i ne pokazuju očiglednu grubu patologiju. Predlaže se da peroksredoksini igraju ulogu u ćelijskoj signalizaciji, regulacijom razine H2O2.[19]

Biljni 2-Cis peroksiredoksini su post-translacijski ciljani na hloroplaste,[20] gdje štite fotosintetsku membranu od fotooksidativnih oštećenja.[21] Ekspresija jedarnih gena ovisi o signalizaciji hloroplasta u jedru i reagira na fotosintetske signale, poput dostupnosti akceptora u fotosistemu II i ABA.[22]

Cirkadijski sat

[uredi | uredi izvor]

Peroksiredoksini su uključeni u 24-satni unutrašnji cirkadijskii sat mnogih organizama.[23][24][25]

Također pogledajte

[uredi | uredi izvor]

Reference

[uredi | uredi izvor]
  1. ^ Rhee S, Chae H, Kim K (2005). "Peroxiredoxins: a historical overview and speculative preview of novel mechanisms and emerging concepts in cell signaling". Free Radic Biol Med. 38 (12): 1543–52. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2005.02.026. PMID 15917183.
  2. ^ Chae HZ, Robison K, Poole LB, Church G, Storz G, Rhee SG (1994). "Cloning and sequencing of thiol-specific antioxidant from mammalian brain: alkyl hydroperoxide reductase and thiol-specific antioxidant define a large family of antioxidant enzymes". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (jezik: engleski). 91 (15): 7017–7021. Bibcode:1994PNAS...91.7017C. doi:10.1073/pnas.91.15.7017. PMC 44329. PMID 8041738.
  3. ^ Perkins, Arden; Nelson, Kimberly J.; Parsonage, Derek; Poole, Leslie B.; Karplus, P. Andrew (2015-08-01). "Peroxiredoxins: guardians against oxidative stress and modulators of peroxide signaling". Trends in Biochemical Sciences. 40 (8): 435–445. doi:10.1016/j.tibs.2015.05.001. ISSN 0968-0004. PMC 4509974. PMID 26067716.
  4. ^ Soito, Laura; Williamson, Chris; Knutson, Stacy T.; Fetrow, Jacquelyn S.; Poole, Leslie B.; Nelson, Kimberly J. (2011-01-01). "PREX: PeroxiRedoxin classification indEX, a database of subfamily assignments across the diverse peroxiredoxin family". Nucleic Acids Research. 39 (Database issue): D332–337. doi:10.1093/nar/gkq1060. ISSN 1362-4962. PMC 3013668. PMID 21036863.
  5. ^ Claiborne A, Yeh JI, Mallett TC, Luba J, Crane EJ, Charrier V, Parsonage D (November 1999). "Protein-sulfenic acids: diverse roles for an unlikely player in enzyme catalysis and redox regulation". Biochemistry. 38 (47): 15407–16. doi:10.1021/bi992025k. PMID 10569923.
  6. ^ Monteiro G, Horta BB, Pimenta DC, Augusto O, Netto LE (March 2007). "Reduction of 1-Cys peroxiredoxins by ascorbate changes the thiol-specific antioxidant paradigm, revealing another function of vitamin C". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104 (12): 4886–91. Bibcode:2007PNAS..104.4886M. doi:10.1073/pnas.0700481104. PMC 1829234. PMID 17360337.
  7. ^ Perkins, Arden; Parsonage, Derek; Nelson, Kimberly J.; Ogba, O. Maduka; Cheong, Paul Ha-Yeon; Poole, Leslie B.; Karplus, P. Andrew (2016-10-04). "Peroxiredoxin Catalysis at Atomic Resolution". Structure. 24 (10): 1668–1678. doi:10.1016/j.str.2016.07.012. ISSN 1878-4186. PMC 5241139. PMID 27594682.
  8. ^ Wood ZA, Schröder E, Robin Harris J, Poole LB (January 2003). "Structure, mechanism and regulation of peroxiredoxins". Trends Biochem. Sci. 28 (1): 32–40. doi:10.1016/S0968-0004(02)00003-8. PMID 12517450.
  9. ^ Jönsson TJ, Lowther WT (2007). The peroxiredoxin repair proteins. Subcell. Biochem. Subcellular Biochemistry. 44. str. 115–41. doi:10.1007/978-1-4020-6051-9_6. ISBN 978-1-4020-6050-2. PMC 2391273. PMID 18084892.
  10. ^ Poole LB (January 2005). "Bacterial defenses against oxidants: mechanistic features of cysteine-based peroxidases and their flavoprotein reductases". Arch. Biochem. Biophys. 433 (1): 240–54. doi:10.1016/j.abb.2004.09.006. PMID 15581580.
  11. ^ Chae HZ, Rhee SG (May 1994). "A thiol-specific antioxidant and sequence homology to various proteins of unknown function". BioFactors. 4 (3–4): 177–80. PMID 7916964.
  12. ^ Kim SY, Jo HY, Kim MH, Cha YY, Choi SW, Shim JH, Kim TJ, Lee KY (November 2008). "H2O2-dependent hyperoxidation of peroxiredoxin 6 (Prdx6) plays a role in cellular toxicity via up-regulation of iPLA2 activity". J. Biol. Chem. 283 (48): 33563–8. doi:10.1074/jbc.M806578200. PMC 2662274. PMID 18826942.
  13. ^ Wu, C; Dai, H; Yan, L; Liu, T; Cui, C; Chen, T; Li, H (July 2017). "Sulfonation of the resolving cysteine in human peroxiredoxin 1: A comprehensive analysis by mass spectrometry". Free Radical Biology & Medicine. 108: 785–792. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2017.04.341. PMC 5564515. PMID 28450148.
  14. ^ Rhee SG, Kang SW, Chang TS, Jeong W, Kim K (July 2001). "Peroxiredoxin, a novel family of peroxidases". IUBMB Life. 52 (1–2): 35–41. doi:10.1080/15216540252774748. PMID 11795591.
  15. ^ Wu, C; Dai, H; Yan, L; Liu, T; Cui, C; Chen, T; Li, H (July 2017). "Sulfonation of the resolving cysteine in human peroxiredoxin 1: A comprehensive analysis by mass spectrometry". Free Radical Biology & Medicine. 108: 785–792. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2017.04.341. PMC 5564515. PMID 28450148.
  16. ^ Pillay CS, Hofmeyr JH, Olivier BG, Snoep JL, Rohwer JM (January 2009). "Enzymes or redox couples? The kinetics of thioredoxin and glutaredoxin reactions in a systems biology context". Biochem. J. 417 (1): 269–75. doi:10.1042/BJ20080690. PMID 18694397.
  17. ^ Neumann CA, Krause DS, Carman CV, Das S, Dubey DP, Abraham JL, Bronson RT, Fujiwara Y, Orkin SH, Van Etten RA (July 2003). "Essential role for the peroxiredoxin Prdx1 in erythrocyte antioxidant defence and tumour suppression". Nature. 424 (6948): 561–5. Bibcode:2003Natur.424..561N. doi:10.1038/nature01819. PMID 12891360.
  18. ^ Muller FL, Lustgarten MS, Jang Y, Richardson A, Van Remmen H (August 2007). "Trends in oxidative aging theories". Free Radic. Biol. Med. 43 (4): 477–503. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2007.03.034. PMID 17640558.
  19. ^ Rhee SG, Kang SW, Jeong W, Chang TS, Yang KS, Woo HA (April 2005). "Intracellular messenger function of hydrogen peroxide and its regulation by peroxiredoxins". Curr. Opin. Cell Biol. 17 (2): 183–9. doi:10.1016/j.ceb.2005.02.004. PMID 15780595.
  20. ^ Baier M, Dietz KJ (July 1997). "The plant 2-Cys peroxiredoxin BAS1 is a nuclear-encoded chloroplast protein: its expressional regulation, phylogenetic origin, and implications for its specific physiological function in plants". Plant J. 12 (1): 179–90. doi:10.1046/j.1365-313X.1997.12010179.x. PMID 9263459.
  21. ^ Baier M, Dietz KJ (April 1999). "Protective function of chloroplast 2-cysteine peroxiredoxin in photosynthesis. Evidence from transgenic Arabidopsis". Plant Physiol. 119 (4): 1407–14. doi:10.1104/pp.119.4.1407. PMC 32026. PMID 10198100.
  22. ^ Baier M, Ströher E, Dietz KJ (August 2004). "The acceptor availability at photosystem I and ABA control nuclear expression of 2-Cys peroxiredoxin-A in Arabidopsis thaliana". Plant Cell Physiol. 45 (8): 997–1006. doi:10.1093/pcp/pch114. PMID 15356325.
  23. ^ Bass J, Takahashi JS (January 2011). "Circadian rhythms: Redox redux". Nature. 469 (7331): 476–8. Bibcode:2011Natur.469..476B. doi:10.1038/469476a. PMC 3760156. PMID 21270881. Sažetak – Science News.
  24. ^ O'Neill JS, Reddy AB (January 2011). "Circadian clocks in human red blood cells". Nature. 469 (7331): 498–503. Bibcode:2011Natur.469..498O. doi:10.1038/nature09702. PMC 3040566. PMID 21270888.
  25. ^ O'Neill JS, van Ooijen G, Dixon LE, Troein C, Corellou F, Bouget FY, Reddy AB, Millar AJ (January 2011). "Circadian rhythms persist without transcription in a eukaryote". Nature. 469 (7331): 554–8. Bibcode:2011Natur.469..554O. doi:10.1038/nature09654. PMC 3040569. PMID 21270895.

Vanjski linkovi

[uredi | uredi izvor]

Šablon:Peroksidaze

Portal iconPortal Biologija