Mieloperoksidaze je hemoprotein z encimsko aktivnostjo oksidoreduktaza ki deluje v razen imunskega sistema za boj proti napadom mikroorganizmov in druge celične procese celic.
Ta lizosomalna peroksidaza se nahaja v granulocitih in monocitih sesalcev in deluje v mikrobicidnem nevtrofilnem sistemu, odvisnem od vodikovega peroksida, ki je del sestavnih delov prirojenega imunskega odziva.
Predstavitev strukture encima mieloperoksidaze (Vir: Jawahar Swaminathan in osebje MSD na Evropskem inštitutu za bioinformatiko prek Wikimedia Commons)
Prvič ga je opisal Agner, ki je skoval začetni izraz "zelena peroksidaza", saj gre za encim z značilno zeleno barvo.
Nekaj časa pozneje so njegovo ime spremenili v mieloperoksidazo, saj je encim, značilen za celice, ki pripadajo mieloidnim lokom iz kostnega mozga in prisotne v različnih vezivnih tkivih telesa nekaterih živali.
Proizvodi reakcij, ki jih katalizira mieloperoksidaza, poleg svojih funkcij v imunskem sistemu za boj proti invazivnim mikroorganizmom povzročajo poškodbe tkiv med različnimi vnetnimi reakcijami.
Njegova dejavnost je bila povezana tudi z razvojem nekaterih bolezni srca in ožilja ter med fazami začetka, širjenja in zapletov aterosklerotičnih procesov, kar se izrablja za diagnozo in terapevtski poseg teh patologij.
značilnosti
Katalitična funkcija mieloperoksidaze temelji na oksidaciji dveh elektronov Cl-iona in tako doseže tvorbo HOCl ali hipokloronske kisline, ki je ob zaužitju živih organizmov strupena in je lahko celo smrtna.
Ta encim je še posebej bogat v primarnih azurofilnih granulah v citoplazmi polimorfonuklearnih levkocitov, kjer predstavlja več kot 3% teže teh celic. Najdemo ga tudi v človeških monocitih, ne pa v tkivnih makrofagih.
Mieloperoksidaza je kodirana z 2.200 baznih parov (2,2 kb), ki so odgovorni za sintezo peptida predhodnika 745 aminokislinskih ostankov.
Pri ljudeh se ta gen nahaja na kromosomu 17, v območju 12-23 dolge roke in vsebuje 12 eksonov in 11 intronov.
Sinteza tega proteina se pojavi v promielocitni fazi diferenciacije celic mieloidne rodu in njegova post-translacijska predelava poteka med endoplazmatskim retikulumom, Golgijevim kompleksom in plazemsko membrano.
Vključitev hemske protetske skupine se izvede neodvisno od posttralacijske obdelave neaktivnega predhodnika proteina.
Struktura
Mieloperoksidaza se sintetizira kot protein glikoziliranega predhodnika (z deleži ogljikovih hidratov) približno 90 kDa. Ta se nato cepi, da nastaneta dve verigi: težka (55-60 kDa) in lahka (10-15 kDa).
Zrel protein je sestavljen iz dveh težkih in dveh lahkih verig, ki tvorita 120-160 kDa tetramer z dvema identičnima protetičnima skupinama v vsakem tetramerju.
Težka veriga je dolga 467 aminokislin in je na C-koncu proteina, lahka veriga pa je sestavljena iz 108 ostankov.
Najmanj tri izoforme tega encima so opisane v polimorfonuklearnih levkocitih, znanih kot I, II in III, v HL-60 promielocitnih tumorskih celicah (predhodnicah) pa so bile opisane štiri, imenovane IA, IB, II in III.
Polimorfonuklearne mieloperoksidaze tipa I, II in III imajo molekulske mase 120, 115 in 110 kDa, njihova sestava aminokislin pa se ne spreminja bistveno. Imajo velik delež ostankov aspartata, glutamata, levcina in prolina, kot tudi amino sladkor N-acetilglukozamin v saharidnem delu.
Protetska skupina teh encimov vsebuje atome železa, vsebnost te kovine pa se razlikuje glede na preučene živalske vrste. Menijo, da je ta skupina kovalentno povezana s težkimi podenotami strukture, kar je pomembno za encimsko aktivnost.
Lastnosti
Mieloperoksidaza je del tistega, kar je znano kot "mieloperoksidazni sistem", in deluje med fagocitozo invazivnih mikroorganizmov, ki jo spremljajo različne oksidativne reakcije, saj je del fagocitnih vakuolov.
Ta mieloperoksidazni sistem sodeluje pri izločanju bakterij, virusov, parazitov in gliv.
Sestavni deli sistema so encim mieloperoksidaza, vodikov peroksid in oksidacijski faktor, kot je halid. Vodikov peroksid nastaja med dihanjem prek vmesnih anionskih superoksidov.
Ta peroksid lahko reagira z mieloperoksidazo in tvori tako imenovano spojino I, ki lahko "napada" različne halogenide. Ko spojina I reagira z drugimi molekulami darovalcev elektronov, postane spojina II, vendar spojina II ne more reagirati s halogenidi.
Halogenidi, ki jih spojina I uporablja, so lahko kloridi, bromidi, jodidi in psevdo-halogenid tiocianat; Najpogostejši ti encimi so po preskusih in vivo kloridi, ki se po predelavi mieloperoksidaze pretvorijo v hipoklorno kislino in druge derivate, ki so močne "germicidne" molekule.
Druge reakcije, ki jih katalizira isti encim, ustvarjajo proste hidroksilne radikale, "singletne" kisikove atome, ki niso nič drugega kot kisikovi atomi v vznemirjenem stanju, in ozon (O3), vse z baktericidnimi aktivnostmi.
Pri razvoju bolezni
Encim mieloperoksidaza sodeluje pri spodbujanju in širjenju ateroskleroze, saj povečuje oksidativni potencial vodikovega peroksida z ustvarjanjem močnih oksidantov, ki lahko vplivajo na različne fenolne spojine.
Te reaktivne vrste sodelujejo pri pojavu lezij v tkivih, ki se pojavijo med najrazličnejšimi vnetnimi stanji.
Povečanje sistemskih ravni tega encima se uporablja kot diagnostični marker za obstoj koronarne bolezni srca in drugih pomembnih srčnih stanj.
Okvare mieloperoksidaze poleg povezanosti z nekaterimi srčnimi boleznimi prehajajo tudi v imunsko patološka stanja, saj lahko okvare njene baktericidne aktivnosti povzročijo nevarne in akutne sistemske okužbe.
Reference
- Kimura, S., & Ikeda-saito, M. (1988). Človeška mieloperoksidaza in ščitnična peroksidaza, dva encima z ločenimi in izrazitimi fiziološkimi funkcijami, sta evolucijsko povezana člana iste družine genov. Proteini: struktura, delovanje in bioinformatika, 3, 113–120.
- Klebanoff, SJ (1999). Mieloperoksidaza. Fagocitni protimikrobni sistemi, 111 (5), 383–389.
- Klebanoff, SJ (2005). Mieloperoksidaza: prijatelj in sovražnik. Journal of Leukocyte Biology, 77, 598–625.
- Koeffler, P., Ranyard, J., & Pertcheck, M. (1985). Mieloperoksidaza: njena struktura in izražanje med mieloidno diferenciacijo. Kri, 65 (2), 484–491.
- Nicholls, SJ, Hazen, SL, Nicholls, SJ, & Hazen, SL (2005). Mieloperoksidaza in srčno-žilne bolezni. Arterioskleroza, tromboza in vaskularna biologija, 25, 1102–1111.
- Tobler, A., Koefter, HP (1991). Mieloperoksidaza: lokalizacija, struktura in delovanje. V biokemiji krvnih celic (str. 255-288). New York: Plenum Press.