Глутатионпероксидазы (ГП, 1GP1, (1.11.1.9) — семейство ферментов, защищающих организм от окислительного повреждения. Глутатионпероксидазы катализируют восстановление перекисей липидов в соответствующие спирты и восстановление пероксида водорода до воды. Известно несколько генов, кодирующих разные формы глутатионпероксидаз, отличающиеся по локализации в организме. Структурно ферменты данного семейства представляют собой селеносодержащие тетрамерные гликопротеины.

Изоферменты

Существует несколько изоферментов, которые кодируются разными генами. Изоферменты отличаются по локализации в клетке и субстратной специфичности. Глутатионпероксидаза 1 (GPx1) является наиболее распространенной формой фермента, и обнаружена в цитоплазме практически всех тканей млекопитающих, субстратом GPx1 является пероксид водорода. Глутатионпероксидаза 4 (GPx4) имеет большое значение в метаболизме пероксдов липидов; GPx4 также экспрессируется практически во всех клетках млекопитающих на более низких уровнях. Глутатионпероксидаза 2 (GPx2) экспрессируется в кишечнике и является внеклеточным ферментом, GPx3 также является внеклеточным ферментом и в основном встречается в плазме.^[1] У человека были идентифицированы восемь изоформ глутатионпероксидазы.

Глутатионпероксидаза, выделенная из эритроцитов быка имеет молекулярную массу около 84 кДа.

Реакция

Примером реакции, катализируемой ферментом глутатионпероксидазой является реакция:

2GSH + H2O2 → GS-SG + 2H2O.

где GSH обозначает восстановленный мономерный глутатион, а GS-SG — дисульфид глутатиона.

Фермент глутатионредуктаза далее восстанавливает окисленный глутатион и завершает цикл:

GS-SG + NADPH + H+ → 2 GSH + NADP+.

Структура

Обнаружено, что относящиеся к млекопитающим GPx1, GPx2, GPx3 и GPx4 являются селеносодержащими ферментами, тогда как GPx6 — селенопротеин человека с цистеин-содержащими гомологами у грызунов. GPx1, GPx2 и GPx3 являются гомотетрамерными белками, тогда как GPx4 имеет a мономерную структуру. Поскольку целостность клеточных и внутриклеточных мембран сильно зависит от глутатионпероксидазы, антиоксидантные защитные системы самой глутатионпероксидазы сильно зависят от наличия селена.

Механизм реакции

В активном центре фермента находится остаток аминокислоты селеноцистеина. Атом селена находится в степени окисления −1 и окисляется пероксидом до SeOH. Далее SeOH соединяется с молекулой глутатиона (GSH), образуя Se-SG и далее соединяется с другой молекулой глутатиона. При этом регенерируется Se⁻ и образуется побочный продукт GS-SG.

Нокауты генов

Мыши, нокаутные по гену Gpx1 глутатитонпероксидазы имеют нормальный фенотип, нормальную продолжительность жизни. Эти данные указывают на то, что данный фермент не является критичным для жизнедеятельности. Однако, у мышей, нокаутных по двум копиям гена, преждевремнно развивается катаракта и наблюдаются дефекты в пролиферации вспомогательных мышечных клеток.^[1] Однако, мыши нокаутные по гену GPX4 глутатионпероксидазы 4, погибают в течение раннего эмбрионального развития.^[1] Существуют данные, свидетельствующие о том, что пониженный уровень глутатионпероксидазы 4 может повышать продолжительность жизни у мышей.^[2]

Данные о нокаутах других генов, кодирующих глутатионпероксидазы, отсутствуют.

Открытие

Глутатионпероксидаза была открыта в 1957 году Гордоном Миллсом.^[3]

Примечания