Глутатион-S-трансферазы

Глутатион-S-трансферазы представлены суперсемейством мультифункциональных изоферментов, которые способствуют процессам детоксикации, используя различные механизмы, включая: 1) каталитическую инактивацию широкого спектра ксенобиотиков через конъюгацию с GSH; 2) некаталитическое связывание определенных ксенобиотиков; 3) восстановление липид- и ДНК-гидропероксидов через экспрессию активности GSH-пероксидазы. Кроме того, глутатион-S-трансферазы изомеризуют некоторые стероиды и простагландины, участвуют в метаболизме других эндогенных веществ. В частности, GST могут вовлекаться в синтез лейкотриенов, поддерживая процесс воспаления.

Восстановленный глутатион (GSH) – низкомолекулярный тиол, преобладающий (90–95%) во многих растительных, микробных и во всех животных клетках, в которых его молярная концентрация (1–10 ммоль) выше, чем концентрация большинства органических веществ. GSH представляет собой трипептид (L-гамма-глутамил-L-цистеинилглицин), состоящий из глицина, цистеина и глутаминовой кислоты, которая связана с цистеином через карбоксильную группу.

В отличие от ГПО GST не способна восстанавливать перекись водорода, но подобно мономерной ГПО весьма эффективно восстанавливает гидропероксиацилы мембранных фосфолипидов, а также подобно тетрамерной ГПО восстанавливает свободные гидроперекиси полиненасыщенных жирных кислот, образовавшиеся в результате гидролиза окисленных фосфолипидов фосфолипазой А2. Восстановление гидроперекисей полиеновых жирных кислот как свободных, так и находящихся в структуре мембранных фосфолипидов протекает по схеме:

ROOH + GSH ^GST ROH + G-SOH

Нестойкое сульфеновое производное глутатиона (G-SOH) способно взаимодействовать еще с одной молекулой глутатитона с образование дисульфида окисленного глутатиона:

G-SOH + G-SH GS-SН + H2O,

далее действует глутатионредуктаза.

GST не конкурентна в своих действиях ГПО. Полагают, что в нормальных физиологических условиях, когда фосфолипаза А2 малоактивна, контроль за уровнем липопероксидов в клетке осуществляется преимущественно GST, способной напрямую восстанавливать мембранные фосфолипиды. В условиях патологии, когда вследствие ацидоза и повышения уровня внутриклеточного Са2+ активируется фосфолипаза А2 и отщепляются свободные гидроперекиси полиеновых жирных кислот, действует «классическая» тетрамерная ГПО. Таким образом, глутатионзависимые антиоксидантные ферменты – ГПО и GST играют важную роль в репарации мембранных структур после их свободнорадикального повреждения. Кроме этого, установлено, что GST также способствует конъюгированию с G-SH токсичных конечных продуктов ПОЛ, что способствует их выведению из организма.

Рис.13. Схема работы ферментативной антиоксидантной системы при восстановлении кислорода до воды.

Церулоплазмин

Церулоплазмин — энзим плазмы крови гликопротеидной природы, прочно связывающий до шести атомов меди (Cu²⁺), что обеспечивает секвестрирование до 95% ионов данного металла из их общего количества в крови. Церулоплазмин (часто обозначается как ферроксидаза) с высокой скоростью катализирует окисление ионов двухвалентного железа:

ЦП–Cu²⁺ + 4Fe²⁺ → ЦП–Cu⁺ + 4Fe³⁺

ЦП–Cu⁺ + O₂ + 4H⁺ → ЦП–Cu²⁺ + 2H₂O

Ионы металлов переменной валентности способны эффективно катализировать продукцию прооксидантов, в частности гидроксильного радикала (∙ OH). Для обеспечения адекватной антиоксидантной защиты организма чрезвычайно значимо удержание их уровня в биосредах в пределах безопасных концентраций и в окисленном состоянии.

Способствуя встраиванию в ферритин окисленного Fe³⁺, ЦП ингибирует супероксидное и ферритин-зависимое перекисное окисление липидов. Описанные выше свойства ЦП послужили основой для объяснения его противовоспалительной активности, что вместе с быстрым возрастанием концентрации ЦП (в 2-3 раза) в русле крови уже в начале воспалительной реакции позволяет причислить его к белкам “острой фазы”.

Трансферрин

Трансферрин — гликопротеин плазмы крови, прочно, но обратимо связывающий катионы железа, обеспечивает транспорт данных ионов в организме млекопитающих. Полипептидная цепь молекулы трансферрина состоит обладает двумя сайтами связывания Fe³⁺.

Синтезируется трансферрин, главным образом, в печени. Уровень экспрессии данного Fe³⁺-связывающего белка определяется содержанием железа в биосредах организма — увеличивается при железодефицитных состояниях и снижается при избытке данного металла переменной валентности. Насыщенный Fe³⁺ трансферрин может проникать путем эндоцитоза только в те клетки, на цитоплазматической мембране которых экспрессируется специфический трансферриновый рецептор (TFR-1).

Совместно с ЦП усиливает связывание ионов железа с трансферрином, а в случае их высокой концентрации в плазме крови - и с ферритином. Считается, что белки плазмы крови церулоплазмин и трансферрин совместно с тканевым ферритином формируют феррокинетическую систему, главную антиоксидантную систему, контролирующую процессы ПОЛ, индуцированные ионами двухвалентного железа.Действуя как ферроксидаза, церулоплазмин выполняет важнейшую роль в регуляции ионного состояния железа - окислении Fe²⁺ в Fe³⁺. Это делает возможным включение железа в трансферрин без образования токсических продуктов железа.

Хелатные соединения, обладающие способностью связывать ионы металлов переменной валентности (ферритин, гемосидерин, трансферрины, церулоплазмин, молочная и мочевая кислота), являются важнейшей составной антиоксидантной системы организма, так как нейтрализуют основные катализаторы свободнорадикального окисления в организме.

Железо, высвободившееся из трансферрина, связывается специфическим белком ферритином, который доставляет железо в митохондрии, где оно включается в состав гема с участием феррохелатазы. Запасание железа в окисленной форме препятствует его вовлечению в окислительные процессы.