Myeloperoxidáze je hemoproteínov s enzýmovú aktivitou oxidoreduktázy, ktorá funguje v iných ako imunitného systému k boju proti napádaniu mikroorganizmami a iných bunkových procesov buniek.
Táto lyzozomálna peroxidáza sa nachádza v cicavčích granulocytoch a monocytoch a vykonáva funkcie v mikrobicídnom systéme neutrofilov závislých od peroxidu vodíka, ktorý tvorí súčasť zložiek vrodenej imunitnej odpovede.
Reprezentácia štruktúry enzýmu myeloperoxidázy (zdroj: pracovníci Jawahara Swaminathana a MSD v Európskom inštitúte pre bioinformatiku prostredníctvom Wikimedia Commons)
Prvýkrát to opísal Agner, ktorý razil pôvodný pojem „zelená peroxidáza“, pretože ide o enzým s charakteristickou zelenou farbou.
O niečo neskôr sa jeho názov zmenil na myeloperoxidázu, pretože ide o enzýmovú charakteristiku buniek patriacich myeloidným líniám z kostnej drene a prítomných v rôznych spojivových tkanivách tela niektorých zvierat.
Okrem ich funkcií v imunitnom systéme v boji proti napadajúcim mikroorganizmom, produkty reakcií katalyzovaných myeloperoxidázou spôsobujú poškodenie tkaniva počas rôznych zápalových reakcií.
Jeho aktivita súvisí tiež s vývojom niektorých kardiovaskulárnych ochorení a počas iniciačných, množiacich sa a komplikujúcich fáz aterosklerotických procesov, ktoré sa využívajú na diagnostiku a terapeutickú intervenciu týchto patológií.
vlastnosti
Katalytická funkcia myeloperoxidázy je založená na oxidácii dvoch elektrónov Cl-iónu, aby sa dosiahla tvorba HOCl alebo kyseliny chlórnej, ktorá po požití živými organizmami je toxická a môže byť dokonca smrteľná.
Tento enzým je obzvlášť bohatý v primárnych azurofilných granulách v cytoplazme polymorfonukleárnych leukocytov, kde predstavuje viac ako 3% hmotnosti týchto buniek. Nachádza sa tiež v ľudských monocytoch, ale nie v tkanivových makrofágoch.
Myeloperoxidáza je kódovaná génom s 2 200 pármi báz (2,2 kb), ktorý je zodpovedný za syntézu prekurzorového peptidu so 745 aminokyselinovými zvyškami.
U ľudí sa tento gén nachádza na chromozóme 17 v oblasti 12-23 dlhého ramena a obsahuje 12 exónov a 11 intrónov.
Syntéza tohto proteínu nastáva v promyelocytárnom štádiu diferenciácie buniek myeloidnej línie a k jeho posttranslačnému spracovaniu dochádza medzi endoplazmatickým retikulom, Golgiho komplexom a plazmatickou membránou.
Inkorporácia hemickej protetickej skupiny nastáva nezávisle od posttranslačného spracovania inaktívneho prekurzorového proteínu.
štruktúra
Myeloperoxidáza je syntetizovaná ako glykozylovaný prekurzorový proteín (s uhľohydrátovými časťami) asi 90 kDa. Ten sa následne štiepi za vzniku dvoch reťazcov: ťažký (55 až 60 kDa) a ľahký (10 až 15 kDa).
Zrelý proteín sa skladá z dvoch ťažkých a dvoch ľahkých reťazcov, ktoré tvoria tetramér 120 až 160 kDa, s dvoma identickými protetickými skupinami v každom tetraméri.
Ťažký reťazec je dlhý 467 aminokyselín a je na C-konci proteínu, zatiaľ čo ľahký reťazec je tvorený 108 zvyškami.
V polymorfonukleárnych leukocytoch boli opísané najmenej tri izoformy tohto enzýmu, známe ako I, II a III, a v HL-60 promyelocytových nádorových bunkách (prekurzorové bunky) boli opísané štyri, nazvané IA, IB, II a III.
Polymorfonukleárne myeloperoxidázy typu I, II a III majú molekulové hmotnosti 120, 115 a 110 kDa, a ich zloženie aminokyselín sa výrazne nemení. Majú vysoký podiel zvyškov aspartátu, glutamátu, leucínu a prolínu, ako aj N-acetylglukozamínu v amínovom cukre v sacharidovej časti.
Protetická skupina týchto enzýmov obsahuje atómy železa a obsah tohto kovu sa líši v závislosti od študovaných živočíšnych druhov. Predpokladá sa, že táto skupina je kovalentne naviazaná na ťažké podjednotky štruktúry, čo je dôležité pre enzymatickú aktivitu.
Vlastnosti
Myeloperoxidáza je súčasťou tzv. „Myeloperoxidázového systému“ a účinkuje pri fagocytóze invazívnych mikroorganizmov, ktorá je sprevádzaná rôznymi oxidačnými reakciami, pretože je súčasťou fagocytárnych vakuol.
Tento systém myeloperoxidázy sa podieľa na odstraňovaní baktérií, vírusov, parazitov a húb.
Zložkami systému sú enzým myeloperoxidáza, peroxid vodíka a oxidovateľný faktor, ako je halogenid. Peroxid vodíka sa vytvára počas dýchania prostredníctvom medziproduktových superoxidových aniónov.
Tento peroxid je schopný reagovať s myeloperoxidázou za vzniku tzv. Zlúčeniny I, ktorá môže „atakovať“ rôzne halogenidy. Keď zlúčenina I reaguje s inými molekulami donorov elektrónov, stáva sa zlúčeninou II, ale zlúčenina II nie je schopná reagovať s halogenidmi.
Halogenidy, ktoré používa zlúčenina I, môžu byť chloridy, bromidy, jodidy a pseudohalogenid tiokyanát; najbežnejším z týchto enzýmov podľa experimentov in vivo sú chloridy, ktoré sa po spracovaní myeloperoxidázou transformujú na kyselinu chlórnanovú a ďalšie deriváty, ktoré sú silnými „germicídnymi“ molekulami.
Iné reakcie katalyzované rovnakým enzýmom produkujú voľné hydroxylové radikály, „singletové“ atómy kyslíka, ktoré nie sú ničím iným ako atómy kyslíka vo vzrušenom stave, a ozón (O3), všetky s baktericídnymi účinkami.
Pri vývoji chorôb
Enzým myeloperoxidázy sa podieľa na podpore a šírení aterosklerózy, pretože zosilňuje oxidačný potenciál peroxidu vodíka produkciou silných oxidantov schopných ovplyvňovať rôzne fenolové zlúčeniny.
Tieto reaktívne druhy sa podieľajú na výskyte lézií tkanív, ktoré sa vyskytujú počas veľkého množstva zápalových stavov.
Zvýšenie systémových hladín tohto enzýmu sa používa ako diagnostický ukazovateľ existencie koronárnych chorôb a iných dôležitých srdcových stavov.
Poruchy myeloperoxidázy sa okrem vzťahu s niektorými srdcovými chorobami premieňajú aj na imunitné patologické stavy, pretože poruchy baktericídnej aktivity môžu viesť k nebezpečným a akútnym systémovým infekciám.
Referencie
- Kimura, S., & Ikeda-saito, M. (1988). Ľudská myeloperoxidáza a tyroidná peroxidáza, dva enzýmy so samostatnými a zreteľnými fyziologickými funkciami, sú evolučne príbuznými členmi rovnakej génovej rodiny. Proteíny: Štruktúra, funkcia a bioinformatika, 3, 113 - 120.
- Klebanoff, SJ (1999). Myeloperoxidázová. Phagocyte Antimicrobial Systems, 111 (5), 383 - 389.
- Klebanoff, SJ (2005). Myeloperoxidáza: priateľ a nepriateľ. Journal of Leukocyte Biology, 77, 598 - 625.
- Koeffler, P., Ranyard, J., & Pertcheck, M. (1985). Myeloperoxidáza: jej štruktúra a expresia počas myeloidnej diferenciácie. Blood, 65 (2), 484 - 491.
- Nicholls, SJ, Hazen, SL, Nicholls, SJ a Hazen, SL (2005). Myeloperoxidáza a kardiovaskulárne choroby. Arterioskleróza, trombóza a vaskulárna biológia, 25, 1102 - 1111.
- Tobler, A., & Koefter, HP (1991). Myeloperoxidáza: lokalizácia, štruktúra a funkcia. V Blood Cell Biochemistry (pp. 255-288). New York: Plenum Press.