Dismutases דיסמוטאז ( SOD ) או oxidoreductases דיסמוטאז , הם משפחה של אנזימים בכל מקום בטבע, שתפקידו העיקרי להגן על אורגניזמים אירוביים נגד רדיקלים חופשיים, במיוחד דיסמוטאז רדיקלים anionic.
התגובה שהאנזימים הללו מזרזים מתרחשת כמעט בכל התאים המסוגלים לנשום (אירובית) והיא חיונית להישרדותם, מכיוון שהיא מסלקת רדיקלים חופשיים רעילים מחמצן, הן באוקריוטות והן בפרוקריוטות.
ייצוג גרפי של צוות Cu-Zn Superoxide Dismutase (SOD) (מקור: ג'ווהאר סוומיניתן וצוות MSD במכון האירופי לביואינפורמטיקה דרך ויקימדיה Commons)
מחלות רבות אצל בעלי חיים קשורות להצטברות של מיני חמצן תגוביים שונים, וזה נכון גם לצמחים, מכיוון שהסביבה מטילה סוגים רבים ומתמידים של לחץ חמצוני שמתגברים עליהם הודות לפעילותם של התפרקות סופר-חמצן.
קבוצת אנזימים זו התגלתה בשנת 1969 על ידי מק'קורד ופרידוביץ 'ומאז חלו התקדמות ניכרת ביחס לאנזימים אלו והתגובות שהם מזרזים בדברים חיים.
מאפיינים
התפרקות סופרוקסיד מגיבה עם רדיקלים מסוג סופרוקסיד בקצב גבוה מאוד, מה שמתרגם לקו הגנה יעיל מאוד להסרת מולקולות אלה.
אצל יונקים תוארו לפחות שלוש איזו-פורמולות לדיפרוזז של סופרוקסיד המכונה SOD1, SOD2 ו- SOD3, בהתאמה.
לשניים מאותם איזופורמים אטומי נחושת ואבץ במרכזים הקטליטיים שלהם ונבדלים זה מזה במיקומם: תוך-תאי (ציטוזולי, SOD1 או Cu / Zn-SOD) או עם אלמנטים חוץ תאיים (EC-SOD או SOD3).
לאיסופורם SOD2 או Mn-SOD, בניגוד לשניים הקודמים, יש אטום מנגן כקופקטור ונראה שמיקומו מוגבל למיטוכונדריה של תאים אירוביים.
איזנוזימים SOD1 נמצאים בעיקר בציטוזול, אם כי הם התגלו גם בתא הגרעיני ובליזוזומים. לעומת זאת, איזינוזימים של SOD 3 תוארו בפלזמות דם, לימפה ונוזל מוחי בדם אנושי.
כל אחד מאותם איזופורמים מקודדים על ידי גנים שונים, אך הם שייכים לאותה משפחה, והויסות התמלוליים שלהם נשלטים למעשה על ידי תנאים חוץ ותוך תאיים, המפעילים מפל איתות פנימי שונה.
התפרקויות סופר-אוקסיד אחרות
התפרקות סופרוקסיד עם אתרים קטליטיים המחזיקים ביוני נחושת ואבץ או מנגן אינם ייחודיים ליונקים, הם קיימים גם באורגניזמים אחרים, כולל צמחים וחיידקים מסוגים שונים.
קיימת קבוצה נוספת של התפרקות סופרוקסיד, שאינה נמצאת אצל יונקים, ואשר ניתן לזהות אותה בקלות, מכיוון שבאתר הפעיל שלהם הם מכילים ברזל במקום כל אחד משלושת היונים שתוארו קודם לכן לשאר המעמדות של התפרקות הסופרוקסיד.
באי קולי, דיסמוטז המכיל ברזל המכיל ברזל הוא אנזים פריפלזמי שאחראי גם על איתור וחיסול רדיקלים חופשיים מחמצן הנוצרים במהלך הנשימה. אנזים זה דומה לזה שנמצא במיטוכונדריה של איוקריוטים רבים.
לצמחים יש את שלושת סוגי האנזימים: אלה המכילים נחושת ואבץ (Cu / Zn-SOD), אלה המכילים מנגן (Mn-SOD) וכאלה המכילים ברזל (Fe-SOD) במרכזם הפעיל ובאורגניזמים אלה. הם מפעילים פונקציות אנלוגיות לאלו של אנזימים שאינם צמחיים.
תְגוּבָה
המצעים של התפרקות סופרוקסיד הם אניוני סופרוקסיד, המיוצגים כ- O2- והם אמצעי ביניים בתהליך הפחתת החמצן.
ניתן לראות את התגובה שהם מזרזים כטרנספורמציה (התנתקות) של רדיקלים חופשיים ליצירת חמצן מולקולרי ומימן מי חמצן, שמשתחררים למדיום או משמשים כמצע עבור אנזימים אחרים, בהתאמה.
לאחר מכן ניתן לחסל מי חמצן מהתאים הודות לפעולה של כל אחד מהאנזימים גלוטתיון פרוקסידז וקטאלז, אשר גם הם בעלי תפקידים חשובים להגנה על התא.
מִבְנֶה
פירוק הסופרוקסיד איזינוזימים בבני אדם עשויים להיות שונים זה מזה בהיבטים מבניים מסוימים. לדוגמה, לאיזואנזים SOD1 יש משקל מולקולרי של 32 kDa ואילו SOD2 ו- SOD3 הם הומוטטרמים במשקל מולקולרי של 95 ו 135 kDa, בהתאמה.
הקבוצה האחרת של התפרקות superoxide, ה- Fe-SODs הנמצאים בצמחים ואורגניזמים שאינם יונקים, הם אנזימים דימריים עם יחידות משנה זהות, כלומר הם הומודימרים.
בחלק מהצמחים Fe-SOD אלה מכילים רצף אות נקוב מסופי N להעברה לכלורופלסטים ואחרים מכילים רצף טריפפטיד מסופי C להובלה לפרוקסיזומים, כך שיש להניח שההפצה התת-תאית שלהם היא מוגבלת לשני התאים.
המבנה המולקולרי של שלושת הסוגים של אנזימי דיסמוטאז סופרופרס מורכב בעיקרו מסיבובי אלפא ומיריעות מקופלות B.
מאפיינים
התפרקות סופרגוקסיד מגנה על התאים, האיברים ורקמות הגוף מפני הנזק שיכולים לגרום לרדיקלי חמצן חופשיים, כגון מי חמצן בשומנים בדם, denaturation of protein, ו- DNA mutagenesis.
אצל בעלי חיים, מינים תגוביים אלה יכולים גם לגרום לנזק לב, להאיץ את ההזדקנות ולהשתתף בהתפתחות מחלות דלקתיות.
צמחים דורשים גם את הפעילות האנזימטית החיונית של דיסמוטאז סופרוקסיד, מכיוון שמצבים מלחיצים רבים בסביבה מגבירים את הלחץ החמצוני, כלומר את ריכוז המינים התגוביים המזיקים.
אצל בני אדם ויונקים אחרים, לשלושת האיזופורמות המתוארות לדימוטאז של סופרוקסיד יש פונקציות שונות. האיזואנזים SOD2, למשל, מעורב בבידול בתאים ובגידולי הגידול וגם בהגנה מפני היפראוקסיה (ריכוז חמצן גבוה) הנגרם מרעלילות ריאתי.
עבור מינים מסוימים של חיידקים פתוגניים, אנזימי SOD מתפקדים כ"גורמי נגיף "המאפשרים להם להתגבר על חסמי לחץ חמצוניים רבים שאיתם הם עשויים להתמודד במהלך תהליך הפלישה.
מחלות קשורות
ירידה בפעילות התפרקת הסופרוקסיד יכולה להתרחש עקב מספר גורמים, פנימיים וחיצוניים כאחד. חלקם קשורים לפגמים גנטיים ישירים בגנים המקודדים לאנזימי SOD, בעוד שאחרים עשויים להיות עקיפים, הקשורים לביטוי של מולקולות רגולטוריות.
מספר גדול של מצבים פתולוגיים בבני אדם קשורים לאנזימי SOD, כולל השמנת יתר, סוכרת, סרטן ואחרים.
ביחס לסרטן, נקבע כי ישנם מספר רב של סוגי גידולים סרטניים המחזיקים ברמות נמוכות של כל אחד משלושת התפרקות הסופרוקסיד של יונקים (SOD1, SOD2 ו- SOD3).
הלחץ החימצוני שפעילות דיפרוזז של סופרוקסיד מונע, קשור גם לפתולוגיות משותפות אחרות כמו דלקת מפרקים ניוונית, דלקת מפרקים שגרונית. רבות ממחלות אלה קשורות לביטוי גורמים המעכבים את פעילות ה- SOD, כמו גורם TNF-α.
הפניות
- Fridovich, I. (1973). פריקות סופרוקסיד. Annu. הכמרית ביוכימ. , 44, 147-159.
- Johnson, F., & Giulivi, C. (2005). התפרקויות סופרוקסיד והשפעתן על בריאות האדם. היבטים מולקולריים של רפואה, 26, 340–352.
- Oberley, LW, & Bueftner, GR (1979). תפקיד הפרשת הסופרוקסיד בסרטן: סקירה. מחקרי סרטן, 39, 1141-1149.
- טיילור, פ., באולר, סי, קמפ, וו. ואן, מונטאגו, מ. ואן, אינזה, ד, ואסדה, ק '(2012). פריקת סופרוקסיד בצמחים. ביקורות ביקורתיות במדעי הצמח, 13 (3), 37–41.
- זלקו, I., Mariani, T., and Folz, R. (2002). Superutoxide disutase Family Multigene Family: השוואה בין CuZn-SOD (SOD1), Mn-SOD (SOD2) ו- EC-SOD (SOD3) מבנים גנים, אבולוציה והבעה. ביולוגיה רפואית חופשית ורפואה, 33 (3), 337–349.