Ферментативная аос

Важнейшими ферментами антиоксидантной защиты считаются супероксиддисмутаза (СОД), каталаза и глутатионпероксидаза. При этом общепризнано, что в состоянии окислительного стресса ключевым ферментом является каталаза. Именно она способна утилизировать пероксид водорода с высокой скоростью (около 6 миллионов молекул H₂O₂ в минуту, обеспечивая тем самым быструю реакцию клетки на опасность и препятствуя преобразованию пероксида водорода в гидроксильный радикал - один из сильнейших внутриклеточных окислителей.

Каталазы относятся к классу оксидоредуктаз и представляют собой целую группу протеинов, включающую различные по строению и действию молекулы.

Каталаза катализируют реакцию: 2Н2О2 = 2Н2О + О2.

Реакция преобразования пероксида водорода с помощью каталазы осуществляется в два этапа путем взаимодействия с гемовой группой фермента, содержащей Fe(III). В результате происходит поляризация и разрыв -О-О- связи в пероксиде водорода и образование промежуточного комплекса I, содержащего группу Fe(IV)=O, и воды. На втором этапе протон из другой молекулы пероксида водорода выступает в роли воостановителя фермента, давая выход молекулам воды и кислорода и возвращая каталазу в первоначаль¬ное состояние. В общем виде реакцию действия каталазы можно представить следующим образом:

1. H2O2 + Fe(Ш)-фермент = H2O + O=Fe(IV)-фермент

2. H2O2 + O=Fe(IV)-фермент = H2O + O2 + Fe(Ш)-фермент.

Таким образом, из двух молекул пероксида водорода образуется 2 мо¬лекулы воды и одна молекула кислорода.

Каталаза обеспечивает предохранение клетки от накопления пероксида водорода, который в присутствии ионов двухвалентного железа выступает в качестве источника гидроксильного радикала

Супероксиддисмутаза (СОД) - один из основных внутриклеточных ферментов АОС. Представляет собой группу металлоферментов, катализирующих реакцию дисмутации суперокида что обеспечивает поддержание их концентрации в клетке на низком уровне. Механизм функционирования СОД включает последовательное восстановление и окисление ионов металла переменной валентности в активном центре фермента. Способствует инактивации супероксид-анион радикала, переводя его в более стабильную перекись водорода. Существует не¬сколько изоферментов СОД, отличающихся строением активного центра Cu-, Zn-, Mn-, Fe-СОД. Все изоформы СОД катализируют реакцию:

Ме⁺-СОД + ^О₂^- + 2Н⁺ Ме²⁺-СОД + Н₂О₂

Для каталитической активности фермента нужны ионы меди. Ионы цинка выполняют структурную роль, обеспечивая конформацию белка, необходимую для работы активно¬го центра фермента. Mn-СОД локализована в митохондриях печени и миокарда эукариот, вблизи анионных кана¬лов. Характерной особенностью Мn-СОД является ее индуцибельность. Железо-содержащая СОД обнаружена только у прокариот.

Экстрацеллюлярная СОД является главным изоэнзимом межклеточных жидкостей (плазмы, лимфы, синовиальной жидкости), и в небольших количествах (1-2% от общей СОД-активности) обнаруживается практически во всех тканях.

Активности каталазы и СОД корре¬лируют между собой, что может быть свя¬зано с переключением потока электронов с одной цепи транспорта на другую. В этих условиях СОД и каталаза действуют как звенья одной системы утилизации ки¬слорода, размещенные в разных участках клетки. Совместно действие СОД и каталазы избавляют клетки живых организмы от двух наиболее опасных источников окислительных повреждений- супероксид-анион радикала и гидроксильных радикалов, образующихся при реакции Фентона.

Глутатионпероксидаза, рассмотренная ранее, инакти¬вирует Н2О2 и органических гидроперекисей.