Введение

Семейство ферментов, защищающих организм от окислительного повреждения

Глутатионпероксидаза (GPx) – общее название семейства ферментов, обладающих пероксидазной активностью, основная биологическая роль которых – защита организма от окислительного стресса. Биохимическая функция глутатионпероксидазы заключается в восстановлении липидных гидропероксидов до соответствующих спиртов и восстановлении свободного перекиси водорода до воды.

Изозимы

Несколько изоферментов кодируются различными генами, которые различаются по клеточному расположению и специфичности к субстрату. Глутатионпероксидаза 1 (GPx1) является наиболее распространенной формой, обнаруженной в цитоплазме почти всех тканей млекопитающих, и ее предпочтительным субстратом является перекись водорода. Глутатионпероксидаза 4 (GPx4) обладает высокой специфичностью к липидным гидропероксидам; она экспрессируется почти во всех клетках млекопитающих, хотя и в значительно меньших количествах. Глутатионпероксидаза 2 является кишечным и внеклеточным ферментом, а глутатионпероксидаза 3 – внеклеточным, особенно обильным в плазме. На сегодняшний день у человека идентифицировано восемь различных изоформ глутатионпероксидазы (GPx1-8).

Ген Локус Фермент
GPX1 Chr. 3 p21.3 глутатионпероксидаза 1
GPX2 Chr. 14 q24.1 глутатионпероксидаза 2 (желудочно-кишечная)
GPX3 Chr. 5 q23 глутатионпероксидаза 3 (плазма)
GPX4 Chr. 19 p13.3 глутатионпероксидаза 4 (гидропероксидаза фосфолипидов)
GPX5 Chr. 6 p21.32 глутатионпероксидаза 5 (эпидидимальный андроген-связывающий белок)
GPX6 Chr. 6 p21 глутатионпероксидаза 6 (обонятельная)
GPX7 Chr. 1 p32 глутатионпероксидаза 7
GPX8 Chr. 5 q11.2 глутатионпероксидаза 8 (предположительная)

Структура

У млекопитающих GPx1, GPx2, GPx3 и GPx4 являются ферментами, содержащими селен, в то время как GPx6 – селенопротеин у человека, с гомологами, содержащими цистеин, у грызунов. GPx1, GPx2 и GPx3 представляют собой гомотетрамерные белки, а GPx4 имеет мономерную структуру. Поскольку целостность клеточных и субклеточных мембран в значительной степени зависит от глутатионпероксидазы, сама ее антиоксидантная защитная система также в значительной степени зависит от наличия селена.

Открытие

Глутатионпероксидаза была открыта в 1957 году Гордоном К. Миллсом.

Методы определения активности глутатионпероксидазы

Активность глутатионпероксидазы измеряется спектрофотометрически несколькими методами. Широко распространен прямой метод, основанный на связи реакции пероксидазы с глутатионредуктазой и измерении превращения NADPH в NADP⁺. Другой подход заключается в измерении остаточного ГГР в реакции с реагентом Эллмана. На основе этого были разработаны различные методики определения активности глутатионпероксидазы с использованием в качестве субстратов для восстановления различных гидропероксидов, например, гидропероксида кумола, трет-бутилгидропероксида и перекиси водорода. К другим методам относится использование реагента CUPRAC со спектрофотометрическим детектированием продукта реакции или о-фталальдегида в качестве флуоресцентного реагента.

Клиническое значение

Было показано, что низкие уровни глутатионпероксидазы, определяемые в сыворотке, могут быть фактором, способствующим развитию витилиго. Снижение уровня пероксида глутатиона в плазме крови также наблюдалось у пациентов с сахарным диабетом 2 типа с макроальбуминурией, и это коррелировало со стадией диабетической нефропатии. В одном исследовании активность глутатионпероксидазы, наряду с другими антиоксидантными ферментами, такими как супероксиддисмутаза и каталаза, не была ассоциирована с риском развития ишемической болезни сердца у женщин. Активность глутатионпероксидазы была значительно ниже у пациентов с рецидивирующе-ремиттирующим рассеянным склерозом. Одно исследование предполагает, что полиморфизмы глутатионпероксидазы и супероксиддисмутазы играют роль в развитии целиакии. Сообщалось, что активность этого фермента снижается при дефиците меди в печени и плазме крови.