Enzimoloģija/Metabolisms

Lekcijas saturs:Brīvo radikālu procesi. Oksidatīvais stress. Lipīdu peroksidācija. Antioksidanti. Selenoproteīni. Slāpekļa oksīda sintāzes

Molekulāras bioloģijas (bioķīmijas)katedra 2009/2010. akad.gads

Oksidoreduktāžu klasifikācija I

1.1. Iedarbojas ar donora - OH grupu

1.2. Iedarbojas ar donora aldehīd- vai ketogrupu1.2.3.2. Ksantīnoksidāze

1.3. Iedarbojas uz CH-CH grupām 1.3.99.1.Sukcinātdehidrogenāze

1.9. Iedarbojas ar donora hēma grupu1.9.3.1. Citohromoksidāze

1.11. Iedarbojas ar peroksīdu kā akceptoru1.11.1.6. Katalāze1.11.1.7. Peroksidāze

1.13. Iedarbojas ar vienu donoru, ieslēdzot molekulāru skābekli - oksigenāzes (dioksigenāzes)1.13.11.11. Triptofān -2,3 dioksigenāze1.13.11.12. Lipoksigenāze

Oksidoreduktāžu klasifikācija II 1.14. Iedarbojas ar diviem donoriem, ieslēdzot molekulāru skābekļa vienu atomu substrātā, bet otru “ūdenī”-monooksigenāzes1.14.14. Otrs donors ir flavoproteīns

1.14.14.1. Nespecifiskā monooksigenāze, mikrosomu P450

1.14.16. Otrs donors ir pteridīns

1.14.16.1.Fenīlalanīn-tetrehidrobiopterīn:O2 -oksidoreduktāze

1.14.17. Otrs donors ir askorbāts

1.14.17.1. Dopamīna monooksigenāze

1.15. Darbojas uz superoksīda radikālu kā akceptoru1.15.1.1. Superoksīddismutāze

1.19.

Reaktīvās skābekļa formas Reactive oxygen species ROS

Kā notiek skābekļa reducēšanās ?

Reakciju piemēri, kurās veidojas brīvie radikāli

1.Eritrocītos pie hemoglobīna oksidācijas līdz methemoglobīnam

2.Citohroma P450 reduktāzes gaitā

3.Ksantīnoksidāzes reakcijā (K.F.1.2.3.22)(agrāk K.F.1.2.3.2)

4.NADPH oksidāze neitrofīlajos leikocītos - nozīme fagocitozē

5.Fentona reakcija (neenzimātiska)

6.Harbera-Veisa reakcija, Fe katalizēta

7.Slāpekļa oksīda veidošanās un darbība

Iespējamā mikrosomalās oksidācijas sistēmas darbība

O2 H2 O Substrāts-CH3 Substrāts CH2– OH

Otrs H2 donors oksidēts donors RCH3

NADPH2 FP Fe2+ CitP450 RCH2OH oksidēts H2O Nehemīna dzelzs

Adrenodoksīns NAD FPH2 Fe3+ Cit P450 reducēts 2e-1 O2

2H+

4.NADPH oksidāze neitrofīlajos leikocītos ir svarīgākais fagocitozes enzīms:

NADPH.H+ O2 OH. Fe2+

Flavocitohroms b558 O.2- H2 O2

Cl-

NADP+ HOCl

Brīvie radikāli ir mikrobicidāli - nodrošina fagocītu spēju nonāvētmikrobus

Galvenās reakcijas,kuras eliminē brīvos radikālus

1. Spontānā dismutācija

2. Superoksīddismutāzes reakcija (K.F.1.15.1.1.)

3. Glutationperoksidāze (K.F.1.11.1.9.)

4. Peroksidāze (K.F.1.11.1.7.)

6. Katalāze (K.F.1.11.1.6.)

7. Neitrofīlo leikocītu mieloperoksidāze

Selenoproteīni

Visos selenoproteīnos selēns iesaistās kā selenocisteīns HSe- CH2CHNH2COOHOksidoreduktāzēs selenocisteīns ietilpst aktīvajā centrāAtsevišķos proteīnos terminācijas kodona UGA vietā inkorporē selenocisteīnu

1. Glutationperoksidāze (GPx) ar līdzīgu aktivitāti izšķir 2 enzīmus : KF. 1.11.1.9. un KF.1.11.1.12 eksistē arī vairākas izoformas a) cellulārā GPx b) fosfolipīdu GPx (apzīmē PH-GPx) c) ekstracellulārā GPx d) gastrointestināla Gi-GP2. Iodtironīndejodināze KF.3.8.1.4 vismaz trīs tipi

L-tiroksīns + ūdens 3,5,3-trijodtironīns + jodīds

3. Tioredoksīn reduktāze KF.1.8.1.9. (Piedalās ribozes reducēšanā par dezoksiribozi)

4. Plazmas selenoproteīns P (50% plazmas selēna, satur 10 selēna atomus)

5. Muskuļu selenoproteīns W

Bioķīmiskās metodes ROS analīzēm

1. Hemiluminescences pētījumi dažādos objektos un metodes dažādie varianti

2. Konjugēto diēnu noteikšana

3. Malonskābes dialdehīda noteikšana ar tiobarbitūrskābi

5. Enzīmu aktivitātes: a) superoksīddismutāze b) katalāze c) glutationreduktāze d) glutationperoksidāze

6. Selēna daudzums

Dabīgie organisma antioksidanti

Reaktīvās slāpekļa formas Reactive nitrogen species RNS

Slāpekļa oksīda sintāzesSlāpekļa monoksīds. .NO , ko parasti sauc par slāpekļa oksīdu ir brīvais radikāls , kurš ģenerējas bioloģiskās sistēmās un darbojās kā signālmolekula daudzos fizioloģiskos procesos - asinsspiediena kontrolē, kā neirotranmitters, bet augstā koncentācija kā defensīvs citotoksīns. Tas veidojas no arginīna.EC 1.14.13.39 Nitrīta oksīda sintāze, NO sintāze, NO sintetāze, NOSZīdītajos ir trīs izoenzīmi:nNOS - NOS1- 29 eksoni, 1429-1433 ask. - smadzenēs,skeleta muskulatūrāiNOS - NOS2- 27 eksoni, 1144-1153 ask. - šķīstošs, inducējamseNOS - NOS1- 26 eksoni, 1203-1205 ask. - endotēlijā, membrānu asociēts

Koenzīmi:1) FAD 2) FMN 3) Hēms 4) Tetrahidrobiopterīns 5) Ca+- kalmodulīns (CaM)Katalizētā reakcija: NH2 NH2

Arg-C +NADPH2+O2 Oksiarginīns-C +1/2NADPH2+O2 .NO + citrulīns NH N-OH

Nitrītoksīd sintāzes katalizētā reakcija

Zīdītāju nitrītoksīd sintāzes, to gēni un īpašības

Nitrītoksīd sintāžu īpatnības un elektronu plūsma to darbības laikā

Sināla transdukcjasceļā no slāpekļaoksīda līdz efektamir starpsavienojumi,kuru darbību varregulēt ar medikamentiem