Ензими, които участват като физиологични бариери за елиминиране на свободните радикали II

Ключови думи: БЕЗПЛАТНИ РАДИКАЛИ; КАТАЛАЗА/химия; РЕАКТИВНИ КИСЛОРОДНИ ВИДОВЕ.

участват

ВЪВЕДЕНИЕ

По време на биологични процеси и в постоянен обмен с околната среда се генерират химически видове, известни като свободни радикали, които се характеризират с представяне на несдвоен електрон и с много реактивност. От всички радикали, реактивните видове, получени от кислород (EROS), представляват голям интерес поради бирадикалната структура на тази молекула и големия брой процеси, които ги генерират и в които те могат да участват.

Основните EROS са: супероксиден анион (O 2), хидроксилен радикал (OH +), синглетен кислород и водороден пероксид (H 2 O 2). Тези радикални видове участват в увреждане на клетките по такъв начин, че окислителните агресии могат да бъдат насочени към канцерогенеза, възпалителни заболявания, клетъчно стареене и невродегенеративни заболявания, наред с други патологични процеси. 1

В тялото има система за антиоксидантна защита, съставена от ензими и съединения с ниско молекулно тегло. Един от ензимите, който се намесва в защитата и, следователно, в поддържането на баланса окислител/антиоксидант е каталазата (CAT).

Каталазата (водороден пероксид: водороден пероксид оксидоредуктаза, EC 1.11.1.6) е един от най-разпространените ензими в природата и е широко разпространен в човешкото тяло, въпреки че активността му варира в зависимост от тъканта; той е по-висок в черния дроб и бъбреците, по-нисък в съединителната тъкан и епитела и практически нулев в нервната тъкан. На клетъчно ниво се намира в митохондриите и пероксизомите, с изключение на еритроцитите, където се намира в цитозола. 2 Този ензим е тетрамерен металопротеин, чието молекулно тегло е в диапазона 210-280 kD. Състои се от 4 идентични субединици, които се държат заедно чрез нековалентни взаимодействия. Всяка субединица съдържа протезна група от протопорфирин IX и съдържанието на протохемично и желязо представлява съответно 1,1% и 0,09% от общото молекулно тегло на ензима. 3

При някои видове CAT съдържа молекули никотинамин аденин динуклеотид фосфат в редуцирана форма (NADPH), които са тясно свързани с ензима; по този начин е показано, че човешкият и телешкият CAT са свързани с 4 молекули NADPH, по 1 във всяка субединица и че няма пряко взаимодействие между хем групата и NADPH. 4 Фигурата показва представяне на субединица на ензима.

NADPH, свързан с ензима, не участва в неговата каталитична или пероксидативна активност. Тази молекула може да се намеси в предотвратяването и частичното обръщане на инактивирането на CAT от собствения си токсичен субстрат и стабилизира ензима, като има алостеричен ефект върху неговата конформация. Освен това CAT представлява резервоар на NADPH, който играе важна роля по време на оксидативен стрес. 5

CAT като част от антиоксидантната система участва в разрушаването на H 2 O 2, генериран по време на клетъчния метаболизъм. Този ензим се характеризира с висока реакционна способност, но относително нисък афинитет към субстрата. Той има 2 функции: каталитична и пероксидативна. И двете могат да бъдат представени от уравнението:

H 2 O 2 + H 2 R ---------- ® 2H 2 O + R

CAT донорен субстрат

Общата реакция включва намаляване на субстрата чрез вземане на водородните атоми, допринесени от донора, а крайните продукти ще бъдат редуцираният субстрат и окисленият донор.

В каталитичната функция донорът е друга молекула H 2 O 2. Тази функция може да се изпълнява само от ензима в неговата тетрамерна форма. 6

H 2 O 2 + H 2 O 2 ----- ® 2H 2 O + + O 2

В пероксидативната реакция ензимът може да използва метанол, етанол, мравчена киселина, фенол и формалдехид като донори на водород. 7 Тази функция може да се изпълнява с мономери, димери и тетрамери. 6

CAT активността може да бъде инхибирана от цианид, азид, сулфид, хидроксиламин, парацетамол, блеомицин, адриамицин, бензидин и паракват. две

БИОМЕДИЦИНСКО ЗНАЧЕНИЕ НА КАТАЛАЗА

CAT е широко проучен във връзка с участието му в множество патологични процеси с голямо значение в биомедицинските изследвания и е включен както в генезиса, така и в последствията от тези процеси.

В животински и човешки модели на исхемия-реперфузия, участието на EROS в производството на щети, които се появяват по време на този процес, както и модификацията на антиоксидантните ензими, сред които е CAT, е потвърдено, че тези модификации не се държат в по същия начин във всички тъкани.