Eosinophil peroxidase

Eosinophil peroxidase
Hovedtræk
Symbol EPX
Synonymer EPO, EPP, EPX-PEN
EF-nr. 1.11.1.7
Homo sapiens
Locus 17 q 22
Molekylær vægt 81.040  Da
Antal rester 715  aminosyrer
Kom ind 8288
HUGO 3423
OMIM 131399
UniProt P11678
RefSeq ( mRNA ) NM_000502.5
RefSeq ( protein ) NP_000493.1
Sammen ENSG00000121053

GENATLAS GeneTests GoPubmed HCOP H-InvDB Treefam Vega

Links tilgængelige fra GeneCards og HUGO .
Peroxidase Nøgledata
EF-nr. EF 1.11.1.7
CAS-nummer 9003-99-0
Enzymaktivitet
IUBMB IUBMB-post
IntEnz IntEnz-visning
BRENDA BRENDA indgang
KEGG KEGG-indgang
MetaCyc Metabolisk vej
PRIAM Profil
FBF Strukturer
AmiGO / EGO

En eosinophilperoxidase , næsten altid skrevet eosinophilperoxidase ( EPO ), er en oxidoreduktase, der katalyserer en kemisk reaktion af typen:

H 2 O 2+ Br -BrO - + H 2 O.

Dette enzym er til stede i eosinofile granulocytter , celler i det medfødte immunsystem hos pattedyr . Hos mennesker er det kodet af EPX- genet , der er placeret på kromosom 17 , og udtrykkes i myelocytter . Det deler mange ligheder med orthologe peroxidaser , såsom myeloperoxidase (MPO), lactoperoxidase (LPO) og thyroperoxidase (TPO).

Dette protein er koncentreret i granuler af sekretion i eosinofiler. Dette er et hæm peroxidase stand til at oxidere den halogenid til frembringelse af reaktive derivater af oxygen baktericider , fremme ødelæggelse kation af den bakterielle cellevæg , og katalase post-translationelle modifikationer af rester af syrer aminer .

Hæmperoxidase Proteindomæne
Pfam PF00141
InterPro IPR002016
PROSITY PDOC00394
SCOP 1timer
OVERFAMILIE 1timer
CDD cd00314

Struktur og drift

Den vigtigste funktion af dette enzym er at katalysere oxidationen af X halogenider - til XO hypohalogenitter - anvendelse af hydrogenperoxid H 2 O 2, enzymet, der hovedsagelig virker på Br- bromid - for at give BrO - hypobromitter . Det kan imidlertid også virke på chlorider Cl - og iodider I - samt på thiocyanater SCN - af pseudohalogenfamilien . Hvis bromiderne er de mest anvendte fysiologisk, er reaktionshastigheden for dette enzym højest for thiocyanater og derefter for iodider; chlorider er de mindst effektive substrater for dette enzym med en katalytisk hastighed, der er fem størrelsesordener langsommere end iodider: faktisk er det kun myeloperoxidaser, der effektivt kan oxidere chlorider.

Primær struktur

Proteinet produceres af ribosomer fra den ru endoplasmatiske retikulumoverflade , da det i sidste ende skal transporteres i granulatet. Den proteinforstadium følge af translation af ribosomer spaltes til tung kæde og let kæde henholdsvis 52  kDa og 15  kDa . Disse to kæder forbliver dog tæt forbundet, især gennem heme.

Sekundær struktur

Eosinophilperoxidase er et enzym, der i det væsentlige består af a-spiraler og indeholder hæm . Kernen i det katalytiske domæne, hvor det aktive sted er placeret , indeholder seks α-spiraler , fem på den tunge kæde og en på den lette kæde. Måden til foldning af dette enzym er kendt som den af en hæm peroxidase og er konserveret i alle medlemmer af denne familie, som imidlertid ikke alle besidder peroxidase- typer enzymatisk aktivitet .

Ca2 + calciumionbindingsstedet udviser en typisk bipyramidal femkantet geometri. Den består af otte rester af tunge kæder. Denne ion koordinerer med hydroxyler af serin- og threoninrester , carbonyler af peptidbindinger såvel som carboxyler af sidekæder , hvoraf den ene er fra den lette kæde. Calciumbindingsstedet er ikke kun involveret i stabilisering af proteinfoldning, men også i forbindelsen af ​​de to polypeptidkæder. Fjernelse af io calcium resulterer i, at proteinet udfældes af opløsningen.

Tertiære og kvaternære strukturer

Eosinophilperoxidase indeholder kun ét domæne og findes i monomer form. Det spiller stort set ingen rolle i cellesignalering . Den generelle struktur af fire peroxidaser heme i pattedyr ( lactoperoxidase , myeloperoxidase , skjoldbruskkirtelperoxidase og eosinophil peroxidase) er i det væsentlige identiske. Myeloperoxidase skelnes imidlertid ved at forekomme som en disulfidbundet katalytisk dimer . Eosinophilperoxidase er stærkt kationisk med et isoelektrisk punkt på 7,62. Dens tertiære struktur er ikke blevet karakteriseret ved røntgenkrystallografi , men dens struktur kan udledes analogt med thyroperoxidase og lactoperoxidase under hensyntagen til ligheden mellem deres peptidsekvens og deres absorptionsspektrum.

Aktivt sted

Det aktive sted for eosinophilperoxidase indeholder et enkelt jernatom, der danner et tetradentatkompleks med protoporphyrin IX . Denne protesegruppe er covalent bundet til polypeptidet gennem esterbindinger ved rester Asp232 og Glu380 . Til sammenligning indeholder myeloperoxidase et tredje bindingspunkt ved rest Met243 gennem en sulfoniumbro med en vinylgruppe af hæm  ; denne dannelse er fraværende på eosinophilperoxidase, hvor den tilsvarende rest er en threonin .

Den femte ligand af jernatomet er en konserveret histidinrest bundet af en hydrogenbinding til en asparaginrest . Disse to kritiske rester sikrer, at jernatomet har et passende Fe 3+ / Fe 2+ redoxpotentiale til katalyse . Den sjette ligand er placeret på den distale side af hæmmen. Det er dannet af et lille netværk af fem vandmolekyler stabiliseret ved hydrogenbindinger med rester af histidin, glutamin og arginin. Det er på den distale side af hæmmen, at substratet binder til proteinet, og at reaktionen katalyseret af enzymet finder sted.

Reaktionsmekanismer

Den grundlæggende mekanisme af hæm peroxidaser er at bruge hydrogenperoxid H 2 O 2at producere en aktiveret form af hæm, hvor jernatomet når +4 oxidationstilstand . Aktivt ilt kan overføres til et substrat for at gøre det til et reaktivt iltderivat . Der er tre forskellige cyklusser, der kan finde sted i en eosinophilperoxidase.

1 st  cyklus

Den første er en halogeneringscyklus  :

[Fe (III) ... Por ] + H 2 O 2→ [Fe (IV) = O ... Por • + ] + H 2 O.

Denne aktiverede tilstand af hæm kaldes forbindelse I , der indeholder en oxyferrylgruppe. Det antages, at det pi-kationiske radikal af porphyrin bærer sin kemiske reaktivitet til niveauet af methinbroerne, der sikrer forbindelsen af ​​de fire ringe, som udgør den. Reduktionen af ​​forbindelse I i nærværelse af X - halogenider finder sted som følger:

[Fe (IV) = O ... Por • + ] + X - → [Fe (III) ... Por ] + HOX .

Forbindelse I reduceres således tilbage til enzymets starttilstand, og halogenidionerne bundet i det distale hulrum oxideres til stærke oxidanter.

2 e  cyklus

Der er imidlertid en anden cyklus, hvorved forbindelse I kan oxidere substrater ved en en-elektronproces til dannelse af radikaler. Dette observeres for de fleste substrater, der ikke er halogenider:

[Fe (III) ... Por ] + H 2 O 2→ [Fe (IV) = O ... Por • + ] + H 2 O ; [Fe (IV) = O ... Por • + ] + RH → [Fe (IV) = O ... Por ] + R • + H +  ; [Fe (IV) = O ... Por ] + RH → [Fe (III) ... Por ] + R • + H 2 O.

De fysiologiske implikationer af denne anden mekanisme er vigtige, fordi det er blevet vist, at eosinofil peroxidase er i stand til oxidere tyrosin rester på proteiner, som er blevet associeret med kaskade cellesignalerende mekanismer med reaktive derivater. Oxygen.

3 e  cyklus

Den tredje reaktionscyklus er den af katalaseaktiviteten af peroxidaser . Det ser kun ud til at fungere i fravær af enkelte elektrondonorer.

[Fe (III) ... Por ] + H 2 O 2→ [Fe (IV) = O ... Por • + ] + H 2 O ; [Fe (IV) = O ... Por • + ] + H 2 O 2→ [Fe (III) ... Por ] + O 2+ H 2 O.

Noter og referencer

  1. Værdierne for massen og antallet af rester, der er angivet her, er værdierne for proteinforløberen, der stammer fra translationen af genet , før posttranslationsmodifikationer og kan afvige markant fra de tilsvarende funktionelt protein .
  2. (i) AN Mayeno, AJ Curran, RL Roberts og CS Foote , Eosinophils anvender fortrinsvis bromid til at generere halogeneringsmidler  " , Journal of Biological Chemistry , bind.  264, nr .  10, 5. april 1989, s.  5660-5668 ( PMID  2538427 , læs online )
  3. (i) Christine J. van Dalen og Anthony J. Kettle , Substrater og produkter af eosinofil peroxidase  " , Biochemical Journal , vol.  358, nr .  1, 15. august 2001, s.  233-239 ( PMID  11485572 , PMCID  1222052 , DOI  10.1042 / bj3580233 , læs online )
  4. (in) A. Slungaard og JR Mahoney, Jr , thiocyanat er det vigtigste substrat for eosinophilperoxidase i fysiologiske væsker. Implikationer for cytotoksicitet  ” , Journal of Biological Chemistry , bind.  266, nr .  8, 15. marts 1991, s.  4903-4910 ( PMID  2002037 , læs online )
  5. (da) Martina Zederbauer, Paul G. Furtmüller, Silvia Brogioni, Christa Jakopitsch, Giulietta Smulevich og Christian Obinger , Hæm til proteinkoblinger i pattedyrsperoxidaser: indvirkning på spektroskopiske, redox og katalytiske egenskaber  " , Naturlige produktrapporter , vol.  24, 21. marts 2007, s.  571-584 ( PMID  17534531 , DOI  10.1039 / B604178G , læs online )
  6. (in) RM Ten, LR Pease, DJ McKean, P. Bell og Gleich GJ , Molekylær kloning af human eosinophilperoxidase. Bevis for eksistensen af ​​en peroxidase multigenfamilie  ” , The Journal of Experimental Medicine , bind.  169, nr .  5, Maj 1989, s.  1757-1769 ( PMID  2541222 , PMCID  2189302 , DOI  10.1084 / jem.169.5.1757 , læs online )
  7. (i) MG Carlson, CG Peterson og P. Venge , Humant eosinofil peroxidase: oprensning og karakterisering  " , The Journal of Immunology , vol.  134, nr .  3, Marts 1985, s.  1875-1879 ( PMID  3918110 , læs online )
  8. (i) Paul G. Furtmüller Martina Zederbauer Walter Jantschko Jutta Helm, Martin Bogner, Christa og Christian Jakopitsch Obinger , Aktiv site struktur og katalytiske Mekanismer for menneskelige peroxidaser  " , Archives of Biochemistry and Biofysik , bd.  445, nr .  2 15. januar 2006, s.  199-213 ( PMID  16288970 , DOI  10.1016 / j.abb.2005.09.017 , læs online )
  9. (in) De Gioia, Elena M. Ghibaudi Enzo Laurenti Mario Salmona RP og Ferrari , En teoretisk tredimensionel model for lactoperoxidase og eosinophil peroxidase, bygget på stilladset i myeloperoxidase røntgenstrukturen  " , JBIC Journal of Biological Inorganic Chemistry , bind.  1, nr .  5, Oktober 1996, s.  476-485 ( DOI  10.1007 / s007750050081 , læs online )
  10. (i) Christof Straub, Konrad Pazdrak Travis W. Young, Susan J. Stafford, Zheng Wu, John E. Wiktorowicz, Anthony M. Haag, Robert D. engelsk, Kizhake V. Soman og Alexander Kurosky , Mod proteom af humant perifert blod eosinophil  ” , Proteomics Clinical Applications , bind.  3, nr .  10, oktober 2009, s.  1151-1173 ( PMID  21048890 , PMCID  2967046 , DOI  10.1002 / prca.200900043 , læs online )
  11. (i) Martina Ulrich, Alina Petre Nikolay Youhnovski Franziska Promm Markus Schirle, Michael Schumm, Ralph S. Pero, Alfred Doyle, James Checkel, Hirohito Kita, Nethaji Thiyagarajan, K. Ravi Acharya, Peter Schmid-Grendelmeier Hans -Uwe Simon, Heinz Schwarz, Masato Tsutsui, Hiroaki Shimokawa, Gabriel Bellon, James J. Lee, Michael Przybylski og Gerd Döring , “  Post-translationel Tyrosin Nitration of Eosinophil Granule Toxins Mediated by Eosinophil Peroxidase  ” , Journal of Biological Chemistry , bind.  283, nr .  42, 17. oktober 2008, s.  28629-28640 ( PMID  18694936 , PMCID  2661412 , DOI  10.1074 / jbc.M801196200 , læs online )