Mieloperoksydazy jest hemoprotein z aktywnością enzymów oksydoreduktazy, który działa w komórkach innych niż układ odpornościowy do walki inwazji mikroorganizmów i innych procesów komórkowych.
Ta lizosomalna peroksydaza znajduje się w granulocytach i monocytach ssaków i działa w zależnym od nadtlenku wodoru układzie bakteriobójczym neutrofili, tworząc część składników wrodzonej odpowiedzi immunologicznej.
Przedstawienie struktury enzymu mieloperoksydazy (źródło: Jawahar Swaminathan i pracownicy MSD w Europejskim Instytucie Bioinformatyki za pośrednictwem Wikimedia Commons)
Po raz pierwszy został opisany przez Agnera, który ukuł początkowy termin „zielona peroksydaza”, ponieważ jest to enzym o charakterystycznym zielonym kolorze.
Jakiś czas później zmieniono jej nazwę na mieloperoksydazę, gdyż jest to enzym charakterystyczny dla komórek należących do rodów mieloidalnych szpiku kostnego i występujących w różnych tkankach łącznych ciała niektórych zwierząt.
Produkty reakcji katalizowanych przez mieloperoksydazę, poza ich funkcją w układzie odpornościowym polegającą na zwalczaniu atakujących mikroorganizmów, powodują uszkodzenie tkanek podczas różnych reakcji zapalnych.
Jego aktywność jest również związana z ewolucją niektórych chorób układu krążenia oraz w fazie inicjacji, propagacji i powikłań procesów miażdżycowych, co jest wykorzystywane do diagnostyki i interwencji terapeutycznej tych schorzeń.
cechy
Działanie katalityczne mieloperoksydazy polega na utlenianiu dwóch elektronów jonu Cl- w celu wytworzenia HOCl lub kwasu podchlorawego, który po spożyciu przez żywe organizmy jest toksyczny, a nawet może być śmiertelny.
Enzym ten występuje szczególnie obficie w pierwotnych ziarnistościach azurofilowych cytoplazmy leukocytów polimorfojądrowych, gdzie stanowi ponad 3% masy tych komórek. Występuje również w ludzkich monocytach, ale nie w makrofagach tkankowych.
Mieloperoksydaza jest kodowana przez gen o długości 2200 par zasad (2,2 kb), który jest odpowiedzialny za syntezę peptydu prekursorowego o długości 745 reszt aminokwasowych.
U ludzi gen ten znajduje się na chromosomie 17, w regionie 12-23 długiego ramienia i zawiera 12 eksonów i 11 intronów.
Synteza tego białka zachodzi w promielocytarnym etapie różnicowania komórek linii mieloidalnej, a jego potranslacyjna obróbka zachodzi między siateczką endoplazmatyczną, kompleksem Golgiego i błoną komórkową.
Włączenie grupy prostetycznej hemu zachodzi niezależnie od potranslacyjnego przetwarzania nieaktywnego białka prekursorowego.
Struktura
Mieloperoksydaza jest syntetyzowana jako glikozylowane białko prekursorowe (z częściami węglowodanowymi) o masie około 90 kDa. To jest następnie rozszczepiane, tworząc dwa łańcuchy: ciężki (55-60 kDa) i lekki (10-15 kDa).
Dojrzałe białko składa się z dwóch ciężkich i dwóch lekkich łańcuchów, tworzących tetramer 120-160 kDa, z dwiema identycznymi grupami prostetycznymi w każdym tetramerze.
Łańcuch ciężki ma długość 467 aminokwasów i znajduje się na końcu C białka, podczas gdy łańcuch lekki składa się ze 108 reszt.
Co najmniej trzy izoformy tego enzymu opisano w leukocytach polimorfojądrowych, znanych jako I, II i III, oraz w promielocytowych komórkach nowotworowych HL-60 (komórki prekursorowe) cztery, nazwane IA, IB, II i III.
Mieloperoksydazy polimorfojądrowe typu I, II i III mają masy cząsteczkowe odpowiednio 120, 115 i 110 kDa, a ich skład aminokwasów nie zmienia się znacząco. Zawierają dużą ilość reszt asparaginianu, glutaminianu, leucyny i proliny, a także aminocukru N-acetyloglukozaminy w części sacharydowej.
Grupa protetyczna tych enzymów zawiera atomy żelaza, a zawartość tego metalu jest różna w zależności od badanego gatunku zwierząt. Uważa się, że ta grupa jest kowalencyjnie związana z ciężkimi podjednostkami struktury, co jest ważne dla aktywności enzymatycznej.
cechy
Mieloperoksydaza wchodzi w skład tak zwanego „układu mieloperoksydazy” i działa podczas fagocytozy inwazyjnych mikroorganizmów, której towarzyszą różne reakcje oksydacyjne, ponieważ wchodzi w skład wakuoli fagocytarnych.
Ten system mieloperoksydazy bierze udział w eliminacji bakterii, wirusów, pasożytów i grzybów.
Składnikami systemu są enzym mieloperoksydaza, nadtlenek wodoru i utleniający się czynnik, taki jak halogenek. Nadtlenek wodoru jest wytwarzany podczas oddychania przez pośrednie aniony ponadtlenkowe.
Ten nadtlenek jest zdolny do reagowania z mieloperoksydazą, tworząc tak zwany związek I, który może „atakować” różne halogenki. Kiedy związek I reaguje z innymi cząsteczkami donorów elektronów, staje się związkiem II, ale związek II nie jest zdolny do reagowania z halogenkami.
Halogenkami stosowanymi w związku I mogą być chlorki, bromki, jodki i tiocyjanian pseudohalogenku; zgodnie z doświadczeniami in vivo, najbardziej powszechnymi przez te enzymy są chlorki, które po przetworzeniu przez mieloperoksydazę przekształcają się w kwas podchlorawy i inne pochodne, które są silnymi cząsteczkami „bakteriobójczymi”.
Inne reakcje katalizowane przez ten sam enzym wytwarzają wolne rodniki hydroksylowe, „singletowe” atomy tlenu, które są niczym innym jak atomami tlenu w stanie wzbudzonym, oraz ozon (O3), wszystkie o działaniu bakteriobójczym.
W rozwoju chorób
Enzym mieloperoksydaza bierze udział w promowaniu i rozprzestrzenianiu się miażdżycy, ponieważ wzmacnia potencjał oksydacyjny nadtlenku wodoru poprzez wytwarzanie silnych utleniaczy, które mogą wpływać na różne związki fenolowe.
Te reaktywne gatunki są zaangażowane w pojawianie się zmian w tkankach, które występują podczas wielu różnych stanów zapalnych.
Wzrost ogólnoustrojowych poziomów tego enzymu jest używany jako marker diagnostyczny występowania chorób wieńcowych i innych ważnych chorób serca.
Defekty mieloperoksydazy, poza jej związkiem z niektórymi chorobami serca, przekładają się również na immunologiczne stany patologiczne, ponieważ wady jej działania bakteriobójczego mogą skutkować groźnymi i ostrymi infekcjami ogólnoustrojowymi.
Bibliografia
- Kimura, S., & Ikeda-saito, M. (1988). Ludzka mieloperoksydaza i peroksydaza tarczycy, dwa enzymy o odrębnych i wyraźnych funkcjach fizjologicznych, są ewolucyjnie powiązanymi członkami tej samej rodziny genów. Białka: struktura, funkcja i bioinformatyka, 3, 113–120.
- Klebanoff, SJ (1999). Mieloperoksydaza. Phagocyte Antimicrobial Systems, 111 (5), 383–389.
- Klebanoff, SJ (2005). Mieloperoksydaza: przyjaciel i wróg. Journal of Leukocyte Biology, 77, 598–625.
- Koeffler, P., Ranyard, J., & Pertcheck, M. (1985). Mieloperoksydaza: jej struktura i ekspresja podczas różnicowania mieloidu. Blood, 65 (2), 484–491.
- Nicholls, SJ, Hazen, SL, Nicholls, SJ i Hazen, SL (2005). Mieloperoksydaza i choroby sercowo-naczyniowe. Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology, 25, 1102–1111.
- Tobler, A. i Koefter, HP (1991). Mieloperoksydaza: lokalizacja, struktura i funkcja. In Blood Cell Biochemistry (str. 255–288). Nowy Jork: Plenum Press.