Антиокислительные ферменты нейтрализуют свободные радикалы

Ферменты, ликвидирующие АФК

1. Супероксиддисмутаза (СОД) – фермент, представленный в цитозоле и митохондриях, выполняет функции антиоксидантного фермента, удаляя агрессивный супероксид анион-радикал и образуя при этом более устойчивый пероксид водорода.

У человека имеется три формы фермента:

  • цитозольная и внеклеточная формы, содержат металлы медь и цинк,
  • митохондриальный изофермент, включает марганец.
Супероксиддисмутаза
Реакция, катализируемая супероксиддисмутазой

2. Каталаза, гемсодержащий фермент, присутствует в пероксисомах всех клеток человека и обладает чрезвычайно высокой молекулярной активностью. В эритроцитах она находится в цитозоле и защищает гемоглобин от окисления.

Каталаза
Реакция, катализируемая каталазой

3. Глутатионпероксидаза, как и каталаза, является гемсодержащим ферментом и обезвреживает H2O2. Обладая в 1000 раз большим сродством к пероксиду водорода, чем каталаза, она эффективна даже при низких его концентрациях.

Особенностью глутатионпероксидазы является наличие в активном центре фермента селеноцистеина, т.е. такого цистеина, в котором сера заменена на селен.

В качестве восстановителя для H2O2 фермент использует трипептид глутатион, содержащий цистеин с его SH-группой. Окисленный в результате реакции глутатион восстанавливается глутатионредуктазой.

Глутатионпероксидаза и глутатионредуктаза
Реакция, катализируемая глутатионпероксидазой

4. Глутатион-S-трансфераза обеспечивает взаимодействие различных веществ с восстановленным глутатионом. Существуют три вида фермента – митохондриальный, микросомальный и цитозольный (у млекопитающих до 10% всех белков цитоплазмы). Мишенью фермента являются различные ксенобиотики и пероксиды липидов (но не H2O2). При реакции восстановленного глутатиона с перекисью жирной кислоты происходит восстановление окисленной группы до спирта и воды.

Глутатион-S-трансфераза
Антиоксидантная реакция, катализируемая глутатион-S-трансферазой
В случае реакций обезвреживания ксенобиотиков фермент осуществляет конъюгацию вещества с глутатионом, а не восстановление перекисной группы.

4. Пероксиредоксины – антиоксидантные ферменты, контролирующие уровень цитокин-индуцированных пероксидов, участвующих в передаче клеточных сигналов.
В активном центре фермента находятся SH-группы цистеина, которые окисляются до R-SOH состояния пероксидным субстратом (H2O2 или липидной гидроперекисью)

Пероксиредоксин
Роль пероксиредоксинов в нейтрализации пероксида водорода

5. Церулоплазмин – антиоксидантный фермент плазмы крови, содержит 6-8 ионов меди (II) и окисляет ионы Fe2+ до Fe3+ без образования гидроксил-радикала (сравните с реакцией Фентона). Ион железа (III) далее связывается с белком трансферрином. Таким образом, церулоплазмин обеспечивает равновесие между депонированием и использованием железа, а применительно к СРО препятствует инициации свободнорадикальных процессов.

Церулоплазмин
Роль церулоплазмина в окислении ионов железа