Миелопероксидазы являются гемо- с активностью фермента оксидоредуктазы , который функционирует в других , чем иммунная систему на боевое вторжение микроорганизмов и другие клеточные процессы клеток.
Эта лизосомальная пероксидаза обнаруживается в гранулоцитах и моноцитах млекопитающих и выполняет функции в зависимой от перекиси водорода микробицидной системе нейтрофилов, являясь частью компонентов врожденного иммунного ответа.
Представление структуры фермента миелопероксидазы (Источник: Джавахар Сваминатан и сотрудники MSD в Европейском институте биоинформатики через Wikimedia Commons)
Он был впервые описан Агнером, который ввел первоначальный термин «зеленая пероксидаза», так как это фермент с характерным зеленым цветом.
Позже его название было изменено на миелопероксидазу, поскольку это фермент, характерный для клеток, принадлежащих к миелоидным линиям костного мозга и присутствующих в различных соединительных тканях тела некоторых животных.
В дополнение к их функциям в иммунной системе по борьбе с вторгающимися микроорганизмами, продукты реакций, катализируемых миелопероксидазой, вызывают повреждение тканей во время различных воспалительных реакций.
Его активность также была связана с развитием некоторых сердечно-сосудистых заболеваний и во время фаз инициации, распространения и осложнения атеросклеротических процессов, что используется для диагностики и терапевтического вмешательства в эти патологии.
характеристики
Каталитическая функция миелопероксидазы основана на окислении двух электронов иона Cl- с образованием HOCl или хлорноватистой кислоты, которая при проглатывании живыми организмами токсична и даже может быть смертельной.
Этот фермент особенно широко представлен в первичных азурофильных гранулах в цитоплазме полиморфно-ядерных лейкоцитов, где он составляет более 3% от веса этих клеток. Он также обнаружен в моноцитах человека, но не в тканевых макрофагах.
Миелопероксидаза кодируется геном из 2200 пар оснований (2,2 т.п.н.), который отвечает за синтез пептида-предшественника из 745 аминокислотных остатков.
У человека этот ген расположен на 17-й хромосоме, в районе 12-23 длинного плеча, и содержит 12 экзонов и 11 интронов.
Синтез этого белка происходит на стадии промиелоцитов дифференцировки клеток миелоидной линии, а его посттрансляционный процессинг происходит между эндоплазматическим ретикулумом, комплексом Гольджи и плазматической мембраной.
Включение простетической группы гема происходит независимо от посттрансляционного процессинга неактивного белка-предшественника.
Структура
Миелопероксидаза синтезируется как гликозилированный белок-предшественник (с углеводными частями) примерно 90 кДа. Впоследствии он расщепляется с образованием двух цепей: тяжелой (55-60 кДа) и легкой (10-15 кДа).
Зрелый белок состоит из двух тяжелых и двух легких цепей, образующих тетрамер 120-160 кДа, с двумя идентичными простетическими группами в каждом тетрамере.
Тяжелая цепь состоит из 467 аминокислот и находится на С-конце белка, а легкая цепь состоит из 108 остатков.
В полиморфно-ядерных лейкоцитах описаны по крайней мере три изоформы этого фермента, известные как I, II и III, а в промиелоцитарных опухолевых клетках HL-60 (клетки-предшественники) описаны четыре изоформы, названные IA, IB, II и III.
Полиморфноядерные миелопероксидазы I, II и III типов имеют молекулярную массу 120, 115 и 110 кДа соответственно, и их аминокислотный состав существенно не меняется. Они имеют высокую долю остатков аспартата, глутамата, лейцина и пролина, а также аминосахара N-ацетилглюкозамина в сахаридной части.
Простетическая группа этих ферментов содержит атомы железа, и содержание этого металла варьируется в зависимости от изученного вида животных. Считается, что эта группа ковалентно связана с тяжелыми субъединицами структуры, что важно для ферментативной активности.
Характеристики
Миелопероксидаза является частью так называемой «миелопероксидазной системы» и действует во время фагоцитоза вторгающихся микроорганизмов, который сопровождается различными окислительными реакциями, поскольку она является частью фагоцитарных вакуолей.
Эта миелопероксидазная система участвует в уничтожении бактерий, вирусов, паразитов и грибков.
Компонентами системы являются фермент миелопероксидаза, перекись водорода и окисляемый фактор, такой как галогенид. Перекись водорода образуется при дыхании через промежуточные анионы супероксида.
Этот пероксид способен реагировать с миелопероксидазой с образованием так называемого соединения I, которое может «атаковать» различные галогениды. Когда соединение I реагирует с другими молекулами донора электронов, оно становится соединением II, но соединение II не способно реагировать с галогенидами.
Галогениды, которые использует соединение I, могут быть хлоридами, бромидами, йодидами и тиоцианатом псевдогалогенида; Наиболее распространенными среди этих ферментов, согласно экспериментам in vivo, являются хлориды, которые после обработки миелопероксидазой превращаются в хлорноватистую кислоту и другие производные, которые являются мощными «бактерицидными» молекулами.
Другие реакции, катализируемые тем же ферментом, производят свободные гидроксильные радикалы, «синглетные» атомы кислорода, которые представляют собой не что иное, как атомы кислорода в возбужденном состоянии, и озон (O3), обладающие бактерицидной активностью.
В развитии болезней
Фермент миелопероксидаза участвует в стимулировании и распространении атеросклероза, поскольку он усиливает окислительный потенциал перекиси водорода, производя мощные окислители, способные влиять на различные фенольные соединения.
Эти реактивные виды участвуют в появлении повреждений тканей, возникающих во время самых разных воспалительных состояний.
Повышение системных уровней этого фермента используется в качестве диагностического маркера наличия коронарных заболеваний и других важных сердечных заболеваний.
Помимо связи с некоторыми сердечными заболеваниями, дефекты миелопероксидазы также приводят к иммунопатологическим состояниям, поскольку дефекты ее бактерицидной активности могут приводить к опасным и острым системным инфекциям.
Ссылки
- Кимура, С., Икеда-сайто, М. (1988). Человеческая миелопероксидаза и тироидная пероксидаза, два фермента с отдельными и разными физиологическими функциями, являются эволюционно связанными членами одного и того же генного семейства. Белки: структура, функция и биоинформатика, 3, 113–120.
- Клебанофф, SJ (1999). Миелопероксидазы. Антимикробные системы фагоцитов, 111 (5), 383–389.
- Клебанофф, SJ (2005). Миелопероксидаза: друг и враг. Журнал биологии лейкоцитов, 77, 598–625.
- Koeffler, P., Ranyard, J., & Pertcheck, M. (1985). Миелопероксидаза: ее структура и экспрессия во время миелоидной дифференцировки. Кровь, 65 (2), 484–491.
- Николлс, С.Дж., Хазен, С.Л., Николлс, С.Дж., и Хазен, С.Л. (2005). Миелопероксидаза и сердечно-сосудистые заболевания. Артериосклероз, тромбоз и биология сосудов, 25, 1102–1111.
- Tobler, A., & Koefter, HP (1991). Миелопероксидаза: локализация, структура и функции. В биохимии клеток крови (стр. 255-288). Нью-Йорк: Пленум Пресс.