<<
>>

ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ АНТИОКСИДАНТЫ

Энергетическое жизнеобеспечение клеток млекопитающих поддерживается довольно сложным комплексом процессов, главное место в которых принадлежит окислительным реакциям с вовлечением молекулярного кислорода как основного окислителя, или ак­цептора электронов.

Несмотря на высокую специфичность таких реакций, как окисли­тельное фосфорилирование в митохондриях клеток или микросомальные реакции с уча­стием монооксигеназ, многочисленные данные свидетельствуют о том, что во всех реак­циях с участием металлопротеннов и молекулярного кислорода наблюдается образова­ние элементоорганических форм неполного восстановления кислорода (О ~2, Н202, ОН*, !02), а также продуктов окислительных реакций: органических перекисей, диеновых конъюгатов, альдегидов и кетонов [ 11,59, 432].

В процессе эволюции в клетках для защиты от АКМ выработались специализирован­ные системы ферментативных антиоксидантов, к которым относятся супероксидредук- таза (СОР), восстанавливающая О 2 в перекись водорода, СОД, катализирующая реак­цию дисмутации О^ с образованием перекиси водорода и молекулярного кислорода, каталаза, восстанавливающая Н202, глутатионзависимые пероксидазы и трансферазы, удаляющие органические перекиси [1610]. Ферментативные антиоксиданты характери­зуются высокой специфичностью действия, направленного против определённых форм

АКМ; специфичностью клеточной и органной локализации, которые зачастую перекры­ваются комплементарным образом; специфичностью использования металлов в качестве катализаторов, к которым относятся медь, цинк, марганец, железо (часто в составе гема), никель, а также металлоид селен [1400, 1610]. Особая роль в защите клегок млекопи­тающих от окислительного стресса отводится пероксисомам, так как в данных клеточ­ных компонентах в довольно больших количествах локализованы четыре ферментатив­ных антиоксиданта: каталаза, Си,Zn-СОД, Mn-СОД и глутатионпероксидаза [481, 494]. Важность защитного действияферментативных антиоксидантов для аэробных организ­мов подчеркивается фактом токсического действия молекулярного кислорода на обли­гатные анаэробы, у которых выявляется отсутствие отдельных антиоксидантных фер­ментов.

Так как реакции дисмутации

20 j + 2Н+ >Н202 + 02

и разложения перекиси водорода

2Н202 > 2Н20 + 02,

экзотермичны (изменения свободной энергии равны соответственно -29,3 и -48,4 ккал/моль [668]), то катализирующие эти реакции СОД и каталаза не нуждаются в ко­факторах, что делает их работу автономной, не зависящей от функционирования других клеточных структур. В то же время для работы глутатионзависимых ферментов необхо­дим восстановленный глутатион, который синтезируется (преимущественно в печени) глутатионсинтетазой или восстанавливается в реакции с глутатионредуктазой [11, 84].

Уровень внутриклеточных ферментативных антиоксидантов находится под генетиче­ским контролем. Принцип данной регуляции наиболее хорошо изучен у бактерий, для которых показано, что повышение внутриклеточной концентрации О ~г или Н202 сопро­вождается активацией транскрипции генов soxR-soxS- или oxyR-oxyS-обпастей ДНК со­ответственно, которые контролируются факторами регуляции SoxR, SoxS и OxyR.

Наиболее полно изученным пероксид-чувствительным фактором является тетрамер- ный ДНК-связанный белок oxyR из Escherichia coli. Через 10 минут после добавления в среду культивирования Н202 в концентрации 1 мМ в бактериях, находящихся в экспо­ненциальной фазе роста, выявляется усиление более чем в 4 раза синтеза РНК 140 генов, из них можно выделить 30 основных генов, транскрипция которых возрастает более чем в 10 раз, табл. 22. К регулируемым фактором транскрипции oxyR относятся гены, отве­чающие за синтез ферментов метаболизма Н202 (каталаза, НАДФН-зависимая алкилгид- ропероксидредуктаза), белков регуляции окислительно-восстановительного баланса (глутатионредуктаза, глутаредоксин-1, тиоредоксин-2), а также ряд других белков, био­логическая роль которых не совсем ясна [1045]. Сравнение экспрессии генов мутантного no oxyR и дикого штаммов бактерий Е. coli показывает, что Н202 может, минуя OxyR, прямо влиять на транскрипцию генов, а также действовать через другие факторы транс­крипции - PerR, OhrR или SoxRS [1702]. Активация гена oxyR перекисью водорода но­сит обратимый характер, в результате чего в физиологических условиях цитоплазмати­ческая концентрация Н202 в бактериях поддерживается на уровне ~ 20 нМ главным об­разом за счёт регуляции синтеза алкилгидропероксидредуктазы и глутаредоксина [215]. В результате активации OxyR не только повышается экспрессия ряда генов (табл. 22), но и снижается экспрессия генов oxyR, agn43 и fhuF, которые отвечают за обратную регу­ляцию (oxyR) и снижают поступление ионов железа (fhuF) [1690].

Таблица 22

30 генов Е. соИ, наиболее существенно индуцируемых перекисью водорода [1702]

Ген № осно­вания Степень

индукции

Функция
dps * b0812 180 Стресс-респонсивный ДНК-связывающий белок
yaiA * b0389 56 Функция неизвестна
katG * b3942 44 Каталаза/пероксидаза I
grxA * b0849 37 Глутаредоксин I
yfiA b2597 36 Функция неизвестна
ibpA b3687 29 Шаперон, индуцируемый теплом белок семейства белков теплового шока ШР20
yßD b4326 29 Функция неизвестна
УФ bl 112 26 Функция неизвестна
ahpF * b0606 22 Алкилгидропероксидредуктаза (большая субъединица)
trxC * b2582 21 Тиоредоксин-2
sufA * bl 684 21 Гомология с ІзсА
ymgB bl 166 20 Функция неизвестна
ahpC * b0605 20 Алкилгидропероксидредуктаза (малая субъединица)
ibpB b3686 18 Шаперон, индуцируемый теплом белок семейства белков теплового шока ШР20
yaaA * b0006 18 Функция неизвестна
tnaA b3708 18 Триптофаназа
fPr b3924 17 Ферредоксин-НАДФ+-редуктаза
I cysK b2414 16 Цистеинсинтаза
I sufB * bl 683 16 Функция неизвестна
dsdX b2365 15 Г омология с глюконатпермеазой
ybjM * b0848 15 Функция неизвестна
yeeD b2012 14 Функция неизвестна
dsdA b2366 13 П-сериндеаминаза
I soxS b4062 13 Регуляторный белок регулона яохіїБ
I sbp b3917 12 Сульфатсвязывающий белок периплазмы
I sufC * bl 682 12 Предполагаемый АВС-транспортёр
I phoH bl 020 12 Представитель /?Л
<< | >>

Еще по теме ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ АНТИОКСИДАНТЫ:

  1. Ферментативная активность.
  2. Антиоксиданты
  3. Антиоксиданты
  4. Знеболюючі,вітамінотерапія, антиоксиданти
  5. Меныцикова Е. Б. и др.. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты / Е.Б. Меныцикова, В.З. Ланкин, Н.К. Зенков, И.А. Бондарь, Н.Ф. Круговых, В.А. Труфакин. - М.: Фирма «Слово»,2006. - 556 с., 2006
  6. Средства, устраняющие продукты метаболизма клетки
  7. Острый панкреатит
  8. Витамины и мышечная деятельность
  9. Витамин Е
  10. Мукополисахаридозы
  11. Сфинголипидоз (болезнь Ниманна—Пика)
  12. Фармакологическая характеристика раздражающих средств
  13. Клінічна фармакологія ангіопротекторів і антиоксидантів
  14. Клінічна маніфестація
  15. Бета-каротин
  16. Воздействие каротиноидов
  17. Г емолітичні анемії
  18. КАТАЛАЗА