11.Ферментные системы антиоксидантной защиты: супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза, глутатион-s-трансфераза, церулоплазмин, трансферрин.

СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗА (СОД)

Важнейший элемент антиоксидантной защиты. Данный фермент обнаружен во всех аэробных организмах. В организме млекопитающих идентифицировано две изоформы СОД: 1)Содержащие Mn2+ - СОД (СОД2), локализованная в митохондриальном матриксе. 2)Содержащие Cu2+/Zn+ - СОД двух типов, находящейся либо внутри клеток (в цитозоле и межмембранном пространстве митохондрий) в виде димера (СОД1), либо во внеклеточной жидкости (СОД3) в виде тетрамера.

СОД на три-четыре порядка ускоряет реакцию утилизации О2 ∙- (супероксидных анионов).

Как мы можем видеть, супероксид-дисмутаза катализует восстановление двух молекул супероксидов: Один супероксид при этом восстанавливается в более устойчивый пероксид водорода

Второй – в молекулярный кислород

КАТАЛАЗА – гемсодержащий фермент из 4х субъединиц, присутствует в пероксисомах всех клеток человека, обладает чрезвычайно высокой молекулярной активностью. В эритроцитах она находится в цитозоле и защищает гемоглобин от окисления. Образовавшуюся перекись водорода необходимо восстановить до воды, чтобы предотвратить образование крайне токсичного гидроксильного радикала (OH•) в реакции Фентона или Габера-Вейсса. Каталаза как раз таки тот фермент, который восстанавливает пероксид. Содержится она, как я уже сказала, в основном в пероксисомах и микросомах. Наибольшей её активность будет в тканях, содержащих множество пероксисом, это почки и печень. В клетках иммунной ответа каталаза служит для защиты самих клеток от своих же разрушающих микроорганизмы веществ. Каталаза и СОД действуют совместно – это обеспечивает надежную защиту организма от токсического действия высоких концентраций супероксидного анион-радикала и перекиси водорода. Одну молекулу перекиси каталаза восстанавливает в молекулярный кислород, вторую – до двух молекул

воды.

ГЛУТАТИОНПЕРОКСИДАЗА - как и каталаза, является гемсодержащим ферментом и обезвреживает H2O2. Обладая в 1000 раз большим сродством к пероксиду водорода, чем каталаза, она эффективна даже при низких его концентрациях. Особенностью глутатионпероксидазы является наличие в активном центре фермента селеноцистеина, т.е. такого цистеина, в котором сера заменена на селен. В качестве восстановителя для H2O2 фермент использует трипептид глутатион, содержащий цистеин с его SHгруппой. Окисленный в результате реакции глутатион восстанавливается глутатионредуктазой.

Механизм действия ГЛУТАТИОН-S-ТРАНСФЕРАЗЫ схож с глутатионпероксидазой, она тоже восстанавливает субстраты при помощи глутатиона, только вот преимущественным субстратом для неё уже являются гидроперекиси жирных кислот.

Существуют три вида фермента –митохондриальный, микросомальный и цитозольный (у млекопитающих до 10% всех белков цитоплазмы. При реакции восстановленного глутатиона с перекисью жирной кислоты

происходит восстановление окисленной группы до спирта и воды.

ПЕРОКСИРЕДОКСИНЫ – антиоксидантные ферменты, контролирующие уровень цитокининдуцированных пероксидов, участвующих в передаче клеточных сигналов.

В активном центре фермента находятся SH-группы цистеина, которые окисляются до R-SOH состояния

пероксидным субстратом (H2O2 или липидной гидроперекисью)

ЦЕРУЛОПЛАЗМИН - антиоксидантный фермент плазмы крови, содержит 6-8 ионов меди (II) и окисляет ионы Fe2+ до Fe3+ без образования гидроксил-радикала (по сравнению с реакцией Фентона). По сравнению с предыдущими ферментами, церулоплазмин является антиоксидантным ферментом плазмы крови. В нём содержится 95% общего количества меди сыворотки крови. Он проявляет феррооксидазную активность (окисляет ионы железа), ускоряя связывание ионов железа с ферритином и трансферрином. Как я уже сказала, окисленный церулоплазмином ион железа (III) далее связывается с белком

трансферрином. Таким образом, церулоплазмин обеспечивает равновесие между депонированием и использованием железа, и препятствует инициации свободнорадикальных процессов.