Myeloperoxidáza je hemoprotein s enzymovou aktivitou oxidoreduktázy, která funguje v jiných než imunitního systému k boji proti napadání mikroorganismy a jiných buněčných procesů buněk.
Tato lysozomální peroxidáza se nachází v savčích granulocytech a monocytech a má funkce v mikrobicidním systému neutrofilů závislých na peroxidu vodíku, který tvoří součást složek vrozené imunitní odpovědi.
Reprezentace struktury enzymu myeloperoxidázy (Zdroj: pracovníci Jawahar Swaminathan a MSD v Evropském institutu bioinformatiky prostřednictvím Wikimedia Commons)
Poprvé to popsal Agner, který vytvořil počáteční termín „zelená peroxidáza“, protože se jedná o enzym s charakteristickou zelenou barvou.
O něco později byl jeho název změněn na myeloperoxidázu, protože je to enzymová charakteristika buněk patřících do myeloidních linií z kostní dřeně a přítomných v různých pojivových tkáních některých zvířat.
Kromě jejich funkcí v imunitním systému v boji proti invazivním mikroorganismům způsobují produkty reakcí katalyzovaných myeloperoxidázou poškození tkáně během různých zánětlivých reakcí.
Její aktivita souvisí také s vývojem některých kardiovaskulárních chorob a během iniciačních, propagačních a komplikačních fází aterosklerotických procesů, které jsou využívány pro diagnostiku a terapeutickou intervenci těchto patologických stavů.
vlastnosti
Katalytická funkce myeloperoxidázy je založena na oxidaci dvou elektronů Cl-iontu, aby se dosáhlo tvorby HOCl nebo kyseliny chlorné, která je po požití živými organismy toxická a může být dokonce smrtelná.
Tento enzym je obzvláště hojný v primárních azurofilních granulích v cytoplazmě polymorfonukleárních leukocytů, kde představuje více než 3% hmotnosti těchto buněk. Nachází se také v lidských monocytech, ale ne v tkáňových makrofázích.
Myeloperoxidáza je kódována genem o velikosti 2 200 párů bází (2,2 kb), který je zodpovědný za syntézu prekurzorového peptidu o 745 aminokyselinových zbytcích.
U lidí je tento gen umístěn na chromozomu 17 v oblasti 12-23 dlouhého ramene a obsahuje 12 exonů a 11 intronů.
K syntéze tohoto proteinu dochází v promyelocytické fázi diferenciace buněk myeloidní linie a k jeho posttranslačnímu zpracování dochází mezi endoplazmatickým retikulem, Golgiho komplexem a plazmatickou membránou.
Začlenění protetické skupiny hemu nastává nezávisle na posttranslačním zpracování inaktivního prekurzorového proteinu.
Struktura
Myeloperoxidáza je syntetizována jako glykosylovaný prekurzorový protein (s uhlohydrátovými částmi) asi 90 kDa. To je následně štěpeno za vzniku dvou řetězců: těžký (55-60 kDa) a lehký (10-15 kDa).
Zralý protein je složen ze dvou těžkých a dvou lehkých řetězců, které tvoří tetramer 120 - 160 kDa, se dvěma identickými protetickými skupinami v každém tetrameru.
Těžký řetězec je dlouhý 467 aminokyselin a je na C-konci proteinu, zatímco lehký řetězec je tvořen 108 zbytky.
V polymorfonukleárních leukocytech byly popsány alespoň tři isoformy tohoto enzymu, známé jako I, II a III, a v HL-60 promyelocytových nádorových buňkách (prekurzorové buňky) byly popsány čtyři, nazvané IA, IB, II a III.
Polymorfonukleární myeloperoxidázy typu I, II a III mají molekulové hmotnosti 120, 115 a 110 kDa, a jejich složení aminokyselin se výrazně nemění. V sacharidové části mají vysoký podíl aspartátových, glutamátových, leucinových a prolinových zbytků, jakož i N-acetylglukosaminového aminu.
Protetická skupina těchto enzymů obsahuje atomy železa a obsah tohoto kovu se liší v závislosti na studovaném živočišném druhu. Tato skupina je považována za kovalentně navázanou na těžké podjednotky struktury, což je důležité pro enzymatickou aktivitu.
Funkce
Myeloperoxidáza je součástí tzv. „Myeloperoxidázového systému“ a působí během fagocytózy invazivních mikroorganismů, která je doprovázena různými oxidačními reakcemi, protože tvoří součást fagocytárních vakuol.
Tento systém myeloperoxidázy se podílí na odstraňování bakterií, virů, parazitů a hub.
Složky systému jsou enzym myeloperoxidáza, peroxid vodíku a oxidovatelný faktor, jako je halogenid. Peroxid vodíku je vytvářen během dýchání prostřednictvím meziproduktových superoxidových aniontů.
Tento peroxid je schopen reagovat s myeloperoxidázou za vzniku tzv. Sloučeniny I, která může „napadnout“ různé halogenidy. Když sloučenina I reaguje s dalšími molekulami donoru elektronů, stává se sloučeninou II, ale sloučenina II není schopna reagovat s halogenidy.
Halogenidy, které sloučenina I používá, mohou být chloridy, bromidy, jodidy a pseudohalogenid thiokyanát; nejběžnější z těchto enzymů jsou podle experimentů in vivo chloridy, které se po zpracování myeloperoxidázou transformují na kyselinu chlornavou a další deriváty, které jsou silnými „germicidními“ molekulami.
Jiné reakce katalyzované stejným enzymem produkují volné hydroxylové radikály, "singletové" atomy kyslíku, které nejsou ničím jiným než atomy kyslíku ve vzrušeném stavu, a ozon (O3), všechny s baktericidními aktivitami.
Při vývoji nemocí
Enzym myeloperoxidázy se podílí na podpoře a šíření aterosklerózy, protože zesiluje oxidační potenciál peroxidu vodíku produkováním silných oxidantů schopných ovlivňovat různé fenolové sloučeniny.
Tyto reaktivní druhy se podílejí na vzniku tkáňových lézí, ke kterým dochází během celé řady zánětlivých stavů.
Zvýšení systémových hladin tohoto enzymu se používá jako diagnostický ukazatel existence koronárních chorob a dalších důležitých srdečních stavů.
Kromě vztahu s některými srdečními chorobami se defekty v myeloperoxidáze také promítají do imunitně patologických stavů, protože defekty v baktericidní aktivitě mohou vést k nebezpečným a akutním systémovým infekcím.
Reference
- Kimura, S., & Ikeda-saito, M. (1988). Lidská myeloperoxidáza a štítná žláza peroxidáza, dva enzymy se samostatnými a odlišnými fyziologickými funkcemi, jsou evolučně příbuznými členy stejné genové rodiny. Proteiny: struktura, funkce a bioinformatika, 3, 113–120.
- Klebanoff, SJ (1999). Myeloperoxidáza. Fagocytární antimikrobiální systémy, 111 (5), 383–389.
- Klebanoff, SJ (2005). Myeloperoxidáza: přítel a nepřítel. Journal of Leukocyte Biology, 77, 598–625.
- Koeffler, P., Ranyard, J., & Pertcheck, M. (1985). Myeloperoxidáza: její struktura a exprese během myeloidní diferenciace. Blood, 65 (2), 484–491.
- Nicholls, SJ, Hazen, SL, Nicholls, SJ a Hazen, SL (2005). Myeloperoxidáza a kardiovaskulární onemocnění. Arterioskleróza, trombóza a vaskulární biologie, 25, 1102–1111.
- Tobler, A., a Koefter, HP (1991). Myeloperoxidáza: Lokalizace, struktura a funkce. V Blood Cell Biochemistry (pp. 255-288). New York: Plenum Press.