Superoxid dismutază

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
superoxid dismutază
Model tridimensional al enzimei
Structura unei unități funcționale (tetramerice) a superoxidului dismutazei umane 2
Numărul CE 1.15.1.1
Clasă Oxidoreductaza
Numele sistematic
superoxid: superoxid oxidoreductază
Alte nume
superoxid cupru-zinc dismutază; Cu-Zn SOD; Mn-SOD; Fe-SOD; SOD-1; SOD-2; SOD-3; SOD-4; cupreina; hemocuprein; eritrocupreină; citocupreină; hepatocuprein
Baze de date BRENDA , EXPASY , GTD , PPB ( RCSB PPB PDBe PDBj PDBsum )
Sursa:IUBMB

Enzima superoxid dismutază ( SOD ), care aparține clasei oxidoreductazelor , catalizează următoarea reacție:

Prin urmare, este un antioxidant important în aproape toate celulele expuse la oxigen. Una dintre excepțiile extrem de rare este Lactobacillus plantarum și lactobacilii înrudiți, care utilizează un mecanism diferit.

Reacţie

Dismutația catalizată de SOD poate fi scrisă cu următoarele jumătăți de reacție :

unde este = Cu (n = 1); Mn (n = 2); Fe (n = 2); Ni (n = 2).

În această reacție, starea de oxidare a cationului metalic oscilează între n și n + 1.

Pe scurt, superoxidul dismutazele (SOD) sunt o clasă de enzime metalice și catalizatori chimici care favorizează disocierea anionului superoxid în oxigen molecular și peroxid de hidrogen, prin intermediul reacțiilor redox care implică ionul metalic al sitului activ. [1]

Tipuri

General

Structura sitului activ al superoxidului dismutazei umane 2

Există multe forme comune de SOD: sunt proteine ​​care pot avea cofactori metalici diferiți, cum ar fi cuprul și zincul , sau manganul , fierul sau nichelul .

  • Citosolii practic tuturor celulelor eucariote conțin enzima SOD cu cupru și zinc (Cu-Zn-SOD). (De exemplu, Cu-Zn-SOD disponibil comercial este purificat în mod normal din eritrocite bovine: PDB 1SXA Arhivat 29 martie 2008 în Internet Archive ., EC 1.15.1.1). Enzima Cu-Zn este un homodimer cu o greutate moleculară de 32.500. Cele două subunități sunt unite în primul rând prin interacțiuni hidrofobe și electrostatice. Legăturile cuprului și zincului sunt lanțuri laterale de histidină .
  • Mitocondriile ficatului găinilor (și aproape tuturor celorlalte) și multe bacterii (cum ar fi E. coli ) conțin o formă cu mangan (Mn-SOD). (De exemplu, Mn-SOD găsit într-o mitocondrie umană: PDB 1N0J [ conexiune întreruptă ] , EC 1.15.1.1). Legăturile ionilor de mangan sunt la 3 lanțuri laterale de histidină, la un lanț lateral de aspartat și la o moleculă de apă sau la o grupare hidroxil în funcție de starea de oxidare a Mn (respectiv II și III). E. coli și multe alte bacterii conțin, de asemenea, o formă a enzimei cu fier (Fe-SOD); unele bacterii conțin Fe-SOD, altele Mn-SOD și altele ambele. (Pentru E. coli Fe-SOD: PDB 1ISA Arhivat la 29 martie 2008 la Internet Archive ., EC 1.15.1.1). Siturile active ale superoxidului dismutaze care conțin Mn și Fe conțin același tip de aminoacizi în lanțurile laterale.

Uman

La om, există trei forme de superoxid dismutază. SOD1 se găsește în citoplasmă , SOD2 în mitocondrii, în timp ce SOD3 este extracelular. Primul este un dimer (este format din două unități), în timp ce celelalte sunt tetramere (patru subunități). SOD1 și SOD3 conțin cupru și zinc, în timp ce SOD2 are mangan în centrul său de reacție. Genele sunt localizate pe cromozomii 21, 6 și respectiv 4 (21q22.1, 6q25.3 și 4p15.3-p15.1).

Biochimie

Anionul radical superoxid (O 2 - ) se elimină spontan în O 2 și H 2 O 2 destul de repede (~ 10 5 M -1 -1 s -1 la pH 7). Mai mult, la fel ca peroxidul, poate reacționa mai repede în prezența unor grupuri precum monoxidul de azot (NO), cu care tinde să formeze peroxinitrit (un radical foarte reactiv capabil să distrugă microbii din fagolizozom). Demutarea prin SOD, pe de altă parte, este mai rapidă, deoarece SOD are cel mai rapid număr de rotire sau kcat (numărul de molecule de substrat convertite pe secundă) din orice altă enzimă cunoscută (~ 10 9 M -1 -1 ), reacția fiind limitată numai prin frecvența de coliziune dintre acesta și superoxid. SOD protejează în acest fel celula de toxicitatea anionului superoxid.

Fiziologie

Superoxidul este unul dintre principalii agenți de oxidare din celulă și, ca urmare, SOD joacă un rol cheie antioxidant . Importanța fiziologică a SOD este vizualizată de patologiile grave evidente la șoarecii modificați genetic pentru a lipsi aceste enzime. Șoarecii lipsiți de SOD2 mor la câteva zile după naștere, din cauza stresului oxidativ puternic. [2] Cei lipsiți de SOD1 dezvoltă o varietate de afecțiuni, inclusiv carcinomul hepatocelular [3] , o pierdere accelerată a masei musculare legată de vârstă [4] , o incidență timpurie a cataractei și o speranță de reducere a taliei. Cei lipsiți de SOD3 nu prezintă defecte evidente și au o speranță de viață normală [5] .

Mutațiile din prima enzimă SOD (SOD1) au fost legate de scleroza laterală amiotrofică familială (SLA, o formă de boală a neuronilor motori). Celelalte două tipuri nu au fost legate de nicio boală umană; totuși la șoareci, inactivarea SOD2 provoacă mortalitate prenatală [2], iar inactivarea SOD1 provoacă hepatocarcinom [6] . Mutațiile din SOD1 pot provoca SLA familială printr-un mecanism care nu este încă cunoscut, dar care nu se datorează pierderii activității enzimatice.

Folosiți produse cosmetice

SOD este utilizat în produsele cosmetice pentru a reduce deteriorarea radicalilor liberi la nivelul pielii, de exemplu pentru a reduce fibroza radiației în cancerul de sân. Cu toate acestea, studiile privind utilizarea sa cosmetică trebuie să fie considerate încercări, deoarece nu au existat controale adecvate în timpul cursului, inclusiv o lipsă de randomizare, dublu orb sau placebo. [7]

Notă

  1. ^ ( IT , EN ) Michele Ducci, Sara Pacchini, Antonio Felicioli, Cosimo Ducci, Claudio Sighieri, Alessandro Rota, Franco Martelli și Angelo Gazzano, Aplicarea unui kit de analiză pentru determinarea cantitativă a superoxidului dismutază într-un spermă de măgar crioconservat ( PDF ) , în ANNALI FAC. MED. VET., LIX , Universitatea din Pisa , 2006, p. 10,OCLC 722922839 ( arhivat 9 august 2017) .
  2. ^ a b Y. Li, și colab., Cardiomiopatie dilatată și letalitate neonatală la șoareci mutanți lipsiți de superoxid de mangan dismutază. , în Nat. Genet. , vol. 11, 1995, pp. 376-381.
  3. ^ S. Elchuri, și colab., Deficitul de CuZnSOD duce la leziuni oxidative persistente și răspândite și hepatocarcinogeneza mai târziu în viață. , în Oncogene , vol. 24, 2005, pp. 367-380.
  4. ^ FL Muller, și colab., Absența superoxidului dismutazei CuZn duce la stres oxidativ ridicat și accelerarea atrofiei mușchilor scheletici dependenți de vârstă. , în Radic liber. Biol. Med , vol. 40, 2006, pp. 1993-2004.
  5. ^ ML Sentman, și colab., Fenotipuri de șoareci lipsiți de superoxid dismutază extracelulară și superoxid dismutază care conține cupru și zinc , în J. Biol. Chem. , vol. 281, 2006, pp. 6904-6909.
  6. ^ S. Elchuri, și colab., Deficitul de CuZnSOD duce la leziuni oxidative persistente și răspândite și hepatocarcinogeneza mai târziu în viață. , în Oncogene , vol. 24, 2005, pp. 367-380.
  7. ^ F. Campana, Superoxid dismutaza topică reduce fibroza cancerului de sân post-iradiere , în J. Cell. Mol. Med. , Vol. 8, nr. 1, 2004, pp. 109-116.

Bibliografie

  • Keele, BB, McCord, JM și Fridovich, I. Caracterizarea suplimentară a superoxidului dismutază bovină și izolarea acesteia de inima bovină . J. Biol. Chem. 246 (1971) 2875-2880. Entrez PubMed 4324341
  • Sawada, Y., Ohyama, T. și Yamazaki, I. Prepararea și proprietățile fizico-chimice ale superoxidului dismutază de mazăre verde . Biochim. Biofizi. Acta 268 (1972) 305-312. Entrez PubMed 4337330
  • Vance, PG, Keele, BB și Rajagopalan, KV Superoxid dismutaza din Streptococcus mutans. Izolarea și caracterizarea a două forme ale enzimei . J. Biol. Chem. 247 (1972) 4782–4786. Entrez PubMed 4559499

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității NDL ( EN , JA ) 00576856