La glutatión peroxidasa ( GPx ) ( EC 1.11.1.9 ) es el nombre general de una familia de enzimas con actividad peroxidasa cuya función biológica principal es proteger al organismo del daño oxidativo. [2] La función bioquímica de la glutatión peroxidasa es reducir los hidroperóxidos de lípidos a sus correspondientes alcoholes y reducir el peróxido de hidrógeno libre a agua. [3]
Peróxido de glutation | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
CE no. | 1.11.1.9 | |||||||
No CAS. | 9013-66-5 | |||||||
Bases de datos | ||||||||
IntEnz | Vista IntEnz | |||||||
BRENDA | Entrada BRENDA | |||||||
FÁCIL | NiceZyme vista | |||||||
KEGG | Entrada KEGG | |||||||
MetaCyc | camino metabólico | |||||||
PRIAM | perfil | |||||||
Estructuras PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | |||||||
Ontología de genes | AmiGO / QuickGO | |||||||
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Peróxido de glutation | ||||||||||
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Identificadores | ||||||||||
Símbolo | GSHPx | |||||||||
Pfam | PF00255 | |||||||||
InterPro | IPR000889 | |||||||||
PROSITE | PDOC00396 | |||||||||
SCOP2 | 1gp1 / SCOPe / SUPFAM | |||||||||
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Isoenzimas
Varias isoenzimas están codificadas por diferentes genes , que varían en ubicación celular y especificidad de sustrato. La glutatión peroxidasa 1 (GPx1) es la versión más abundante, que se encuentra en el citoplasma de casi todos los tejidos de los mamíferos, cuyo sustrato preferido es el peróxido de hidrógeno. La glutatión peroxidasa 4 (GPx4) tiene una alta preferencia por los hidroperóxidos lipídicos; se expresa en casi todas las células de los mamíferos, aunque en niveles mucho más bajos. La glutatión peroxidasa 2 es una enzima intestinal y extracelular, mientras que la glutatión peroxidasa 3 es extracelular, especialmente abundante en plasma. [4] Hasta ahora, se han identificado ocho isoformas diferentes de glutatión peroxidasa (GPx1-8) en humanos.
Gene | Lugar | Enzima |
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GPX1 | Chr. 3 p21.3 | glutatión peroxidasa 1 |
GPX2 | Chr. 14 q24.1 | glutatión peroxidasa 2 (gastrointestinal) |
GPX3 | Chr. 5 q23 | glutatión peroxidasa 3 (plasma) |
GPX4 | Chr. 19 p13.3 | glutatión peroxidasa 4 (fosfolípido hidroperoxidasa) |
GPX5 | Chr. 6 p21.32 | glutatión peroxidasa 5 (proteína relacionada con andrógenos epididimarios) |
GPX6 | Chr. 6 p21 | glutatión peroxidasa 6 (olfativo) |
GPX7 | Chr. 1 p32 | glutatión peroxidasa 7 |
GPX8 | Chr. 5 q11.2 | glutatión peroxidasa 8 (putativo) |
Reacción
La principal reacción que cataliza la glutatión peroxidasa es:
- 2GSH + H 2 O 2 → GS – SG + 2H 2 O
donde GSH representa glutatión monomérico reducido y GS-SG representa disulfuro de glutatión . El mecanismo implica la oxidación del selenol de un residuo de selenocisteína por peróxido de hidrógeno. Este proceso da el derivado con un grupo de ácido selenénico (RSeOH). Luego, el ácido seleénico se convierte nuevamente en selenol mediante un proceso de dos pasos que comienza con la reacción con GSH para formar GS-SeR y agua . Una segunda molécula de GSH reduce el intermedio GS-SeR de nuevo al selenol, liberando GS-SG como subproducto. A continuación se muestra una representación simplificada: [5]
- RSeH + H 2 O 2 → RSeOH + H 2 O
- RSeOH + GSH → GS-SER + H 2 O
- GS-SeR + GSH → GS-SG + RSeH
La glutatión reductasa luego reduce el glutatión oxidado para completar el ciclo:
- GS – SG + NADPH + H + → 2 GSH + NADP + .
Estructura
Mamíferos GPx1 , GPx2 , GPx3 , y GPx4 han demostrado ser de selenio enzimas que contiene, mientras que GPx6 es una selenoproteína en seres humanos con homólogos que contienen cisteína en roedores . GPx1, GPx2 y GPx3 son proteínas homotetraméricas, mientras que GPx4 tiene una estructura monomérica. Como la integridad de las membranas celulares y subcelulares depende en gran medida de la glutatión peroxidasa, su propio sistema de protección antioxidante depende en gran medida de la presencia de selenio .
Modelos animales
Los ratones modificados genéticamente para carecer de glutatión peroxidasa 1 (ratones Gpx1 - / - ) son extremadamente fenotípicamente normales y tienen una esperanza de vida normal, lo que indica que esta enzima no es crítica para la vida. Sin embargo, los ratones Gpx1 - / - desarrollan cataratas a una edad temprana y presentan defectos en la proliferación de células satélite del músculo. [4] Los ratones Gpx1 - / - mostraron umbrales de respuesta auditiva del tallo cerebral (ABR) hasta 16 dB más altos que los ratones de control. Después de una exposición al ruido de 110 dB durante una hora, los ratones Gpx1 - / - tenían una pérdida auditiva inducida por ruido hasta 15 dB mayor en comparación con los ratones de control. [6] "
Los ratones con knockouts para GPX3 (GPX3 - / - ) o GPX2 (GPX2 - / - ) también se desarrollan normalmente [7] [8]
Sin embargo, los ratones knockout para glutatión peroxidasa 4 mueren durante el desarrollo embrionario temprano. [4] Sin embargo, algunas pruebas indican que los niveles reducidos de glutatión peroxidasa 4 pueden aumentar la esperanza de vida en ratones. [9]
La enzima de eritrocitos bovinos tiene un peso molecular de 84 kDa .
Descubrimiento
La glutatión peroxidasa fue descubierta en 1957 por Gordon C. Mills. [10]
Métodos para determinar la actividad de la glutatión peroxidasa
La actividad de la glutatión peroxidasa se mide espectrofotométricamente usando varios métodos. Se utiliza ampliamente un ensayo directo que vincula la reacción de peroxidasa con glutatión reductasa con la medición de la conversión de NADPH en NADP. [11] El otro enfoque es medir el GSH residual en la reacción con el reactivo de Ellman . Sobre esta base, se desarrollaron varios procedimientos para medir la actividad de la glutatión peroxidasa utilizando varios hidroperóxidos como sustratos para la reducción, por ejemplo, hidroperóxido de cumeno, [12] hidroperóxido de terc-butilo [13] y peróxido de hidrógeno. [14] [15]
Significación clínica
Se ha demostrado que los niveles bajos de glutatión peroxidasa medidos en el suero pueden ser un factor que contribuye al vitiligo . [16] También se observaron niveles más bajos de peróxido de glutatión en plasma en pacientes con diabetes tipo 2 con macroalbuminuria y esto se correlacionó con la etapa de nefropatía diabética . [ cita requerida ] En un estudio, la actividad de la glutatión peroxidasa junto con otras enzimas antioxidantes como la superóxido dismutasa y la catalasa no se asoció con el riesgo de enfermedad coronaria en las mujeres. [17] Se encontró que la actividad de la glutatión peroxidasa es mucho menor en pacientes con esclerosis múltiple remitente-recurrente . [18] Un estudio ha sugerido que los polimorfismos de glutatión peroxidasa y superóxido dismutasa juegan un papel en el desarrollo de la enfermedad celíaca . [19]
Ver también
- Catalasa
- Superóxido dismutasa
- Glutatión reductasa
- Deficiencia de selenio
Referencias
- ^ PDB : 1GP1 ; Epp O, Ladenstein R, Wendel A (junio de 1983). "La estructura refinada de la selenoenzima glutatión peroxidasa a una resolución de 0,2 nm" . Revista europea de bioquímica . 133 (1): 51–69. doi : 10.1111 / j.1432-1033.1983.tb07429.x . PMID 6852035 .
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