Peroxidáza

Glutatiónperoxidáza 1 (PDB: Šablóna:PDB odkaz)

Peroxidázy alebo peroxidreduktázy (Šablóna:EC číslo) tvoria veľkú skupinu enzýmov, ktoré majú dôležité úlohy v rôznych biologických procesoch. Sú pomenované podľa svojej schopnosti rozkladať (redukovať) peroxidy. Peroxidázy majú predovšetkým obrannú úlohu alebo sa účastnia biosyntézy (napr. bunkovej steny u rastlín alebo hormónu tyroxínu). Medzi peroxidázy patrí aj kataláza, ktorá je však schopná peroxid vodíka i oxidovať.

Funkcia

Peroxidázy typicky katalyzujú nasledovnú reakciu:

$\mathrm{R}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{R}{\phantom{A}}^{\prime }+\stackrel{\genfrac{}{}{0ex}{}{\mathrm{d}\mathrm{o}\mathrm{n}\mathrm{o}\mathrm{r}}{\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{e}\mathrm{k}\mathrm{t}\mathrm{r}\acute{o}\mathrm{n}\mathrm{o}\mathrm{v}}}{2\mathrm{e}{\phantom{A}}^{-}}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}\stackrel{\mathrm{p}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{x}\mathrm{i}\mathrm{d}\acute{a}\mathrm{z}\mathrm{a}}{\to }\text{ROH}+\mathrm{R}{\phantom{A}}^{\prime }\mathrm{O}\mathrm{H}$

Peroxidázy teda v procese rozkladu peroxidu vodíka oxidujú nejaký substrát. V prípade katalázy je donor elektrónov druhá molekula peroxidu vodíka.

Substrát, aktívne miesto, donor elektrónov

Pre mnohé peroxidázy je optimálnym substrátom peroxid vodíka, ale niektoré majú vyššiu aktivitu pri rozklade organických hydroperoxidov, napríklad lipoperoxidov.

Peroxidázy môžu v aktívnom mieste obsahovať hemový kofaktor alebo majú redoxne aktívne cysteínové či selenocysteínové reziduum. Niektoré peroxidázy majú namiesto toho v aktívnom mieste vanád alebo mangán.

Ako donor elektrónov môžu fungovať rôzne látky. Napríklad:

• Chrenová peroxidáza môže použiť mnoho rôznych organických zlúčenín ako donory a akceptory elektrónov. Tento enzým má dobre dostupné aktívne miesto, ktoré je prístupné mnohým zlúčeninám.Šablóna:Bez citácie
• Naproti tomu iné enzýmy, napríklad cytochróm c peroxidáza, majú úzke aktívne miesto, takže sú schopné využiť len málo látok ako donory elektrónov.Šablóna:Bez citácie

U mnohých týchto enzýmov úplne chýba väzbové miesto pre oxidovaný substrát. Dokonca i krátke peptidy (8-12 aminokyselín) kovalentne naviazané na hem, ktoré obsahujú histidín ako proximálny ligand pre hem, vykazujú peroxidázovú aktivitu.

Klasifikácia

Medzi rodiny peroxidáz patria:

• hemové peroxidázy
  • hlavné superrodiny:
    • (neživočíšne) hemové peroxidázy (rastlinné, bakteriálne, hubové) - hem sa viaže nekovalentne, ďalej sa delia na tri rodiny
    • živočíšne hem-dependentné peroxidázy - hem je kovalentne viazaný
  • Dy-P rodina peroxidáz
  • katalázy
  • niektoré haloperoxidázy
  • dihemová cytochróm c peroxidáza
• nehemové peroxidázy
  • tiolové (a selenolové):
    • glutatiónperoxidáza
    • peroxiredoxín
  • niektoré haloperoxidázy
    • vanádová bromoperoxidáza
  • alkylhydroperoxidreduktáza
  • mangánová peroxidáza
  • NADH peroxidáza

Charakterizácia

Glutatiónperoxidázová rodina sa skladá z 8 známych ľudských izoforiem. Glutatiónperoxidáza využíva glutatión ako donor elektrónov a je schopná pôsobiť na peroxid vodíka i organické hydroperoxidy. Bolo ukázané, že Gpx1,Gpx2, Gpx3 a Gpx4 sú enzýmy obsahujúce selén, zatiaľ čo Gpx6 je u ľudí selenoproteín a u hlodavcov sa nachádza ako homológ bohatý na cysteín. Gpx5 neobsahuje selenocysteín, ale cysteín.

Amyloid beta po naviazaní na hem takisto vykazuje peroxidázovú aktivitu.

Typickou skupinou peroxidáz sú haloperoxidázy. Táto skupina je schopná reagovať s halogenidmi a i prírodnými organohalogenidmi.Šablóna:Bez citácie

Väčšinu aminokyselinových sekvencií peroxidáz je možné nájsť v databáze PeroxiBase.

Rezistencia na patogény

Aj keď presný mechanizmus zatiaľ nie je známy, peroxidázy majú úlohu v posilňovaní obranyschopnosti rastlín voči patogénom. Mnohé druhy Solanaceae, hlavne Solanum melongena (baklažán) a Capsicum chinense (paprika čínska), používajú guajakol a enzým guajakolperoxidázu na obranu voči bakteriálnym parazitom, ako je napríklad Ralstonia solanacearum – expresia génu tohto enzýmu začína už minúty po napadnutí baktériou.

Použitie

Peroxidázy možno použiť na čistenie odpadových vôd. Je tak možné odstrániť napríklad fenoly, ktoré patria medzi významné polutanty, pomocou enzýmom katalyzovanej polymerizácie za použitia chrenovej peroxidázy alebo peroxidázy zo zemiakov či iných. Fenoly sa oxidujú na fenoxy radikály, ktoré potom reagujú za vzniku oligomérov a polymérov, ktoré sú menej toxické než samotné fenoly. Takisto je možné použiť peroxidázy na premenu toxických látok na menej škodlivé látky.

Prebieha i výskum použitia peroxidáz v rôznych výrobných procesoch, napríklad na výrobu adhezív, počítačových čipov, súčiastok na výrobu áut a obloženie bubna či plechoviek. Iné štúdie ukázali, že peroxidázy možno použiť na polymerizáciu anilínov a fenolov v organických rozpúšťadlách.

Použitie peroxidáz na asymetrickú syntézu chirálnych sulfoxidov bolo takisto preskúmané.

Peroxidázy sa niekedy používajú ako histologické markery.Šablóna:Bez citácie

Pozri aj

• Askorbátperoxidáza
• Chloridperoxidáza
• Cytochróm c peroxidáza
• Haloperoxidáza
• Hemoproteín
• Imunoperoxidáza
• Laktoperoxidáza
• Myeloperoxidáza
• Tyroidperoxidáza