I.3.Специфичность АФК-реакций

Основной формой АФК, участвующей в сигнальной трансдукции, является перекись водорода. Одним из потенциальных механизмов редокс-сигнализации может быть тиол/дисульфидный обмен между глутатион-дисульфидом (GSSG) и белковыми тиолами. Тем не менее, существует бесчисленное множество белковых тиолов, которые потенциально могут подвергаться этой реакции, тем самым характеризуя её неспецифичность. Понятие специфичности, как одной из основных характеристик сигнальных путей в целом, является относительным ввиду высокой реакционной способности радикалов. Однако на самом деле, H₂O₂ инертен по отношению к тиолам в отсутствие катализатора, как правило, металлов переходных валентностей. Реакции, катализируемые металлами, и пероксинитрит могут окислять цистеин до эфира или сульфокислоты, которые с трудом восстанавливаются.[21] Тем не менее, H₂O₂ легко реагирует с тиолатным анионом (-S ^-) с образованием сульфеновой кислоты (-SOH), которая при физиологических значения рН ионизируется с образованием сульфоната (-SO^-) (рКа 6,1).[44]Концентрация этого промежуточного соединения может быть легко уменьшена, делая эту реакцию обратимой, что является еще одним важным принципом в регулировании сигнальных каскадов. Тиолатный анион присутствует только в белках, содержащих цистеин, со значением рКа около 8,5-значительно более высоким, чем физиологические значения, что способствует стабилизации структуры белка. Это было описано ранее при изучении механизмов катализа белковыми тирозин фосфатазами (PTPs).[13] РТРs регулируют процессы пролиферации клеток и клеточной адгезии. Наличие в PTPs по меньшей мере одного химически активного сульфгидрила, который имеет важное значение в катализе, было обнаружено путем ингибирования PTPs алкилирующими агентами. Все PTPs содержат высоко консервативный цистеин, который находится во фрагменте первичной последовательности (опозновательный мотив) PTPs, и мутации этого остатка цистеина приводят к потере активности фермента.[21] Этот цистеин в виде S^- , с рКа приблизительно равным 4,67, и образует промежуточный тиофосфоэнзим в процессе гидролиза, действующий в качестве нуклеофила.[56](см.Рис.1).

Рисунок 1. Регуляция активности белковых тирозинфосфатаз (РТРs).

Его остаток, который также присутствует во всех PTPs примыкает к цистеину в активном центре, вместе с α-спиралью, которая следует за фосфат-связывающей петлей, генерируют диполь, что способствует снижению рКа.[56] Активный сайт пероксиредоксинов также обеспечивает надлежащее микроокружение для формирования S^-. Несколько лет назад, Denu и Tanner продемонстрировали in vitro, что реакция S ^- с низкими концентрациями H₂O₂ ингибирует PTPs активность, которая восстанавливалась тиолами с образованием промежуточного соединения - сульфеновой кислоты (-SOH).[13] Каталитический участок белков семейства Trx (thioredoxin (Trx)) содержит два остатка цистеина, один из которых является S^- - содержащим, а следовательно способен образовывать SO^-. Второй цистеин затем реагирует с SO^- с образованием внутримолекулярного дисульфидного мостика.[21] Внутримолекулярная дисульфидная связь не может быть разрушена (восстановлена) GSH (глутатионом). Вместо этого фермента, Trx-редуктаза катализирует НАДФН- зависимое восстановление дисульфида (уравнения 6-8)

H₂O₂ + Trx(SH)(S^-) H₂O + Trx (SH)(SO^-) (6)

Trx (SH)(SO^-) TrxSS + OH^- (7)

TrxSS + NADPH-Trx-reductase Trx(SH)(S^-) + NADP⁺ (8) Таким образом, реакция с H₂O₂ будучи ограниченной цистеин-содержащими белками, может характеризоваться как специфичная.[21]

Дата добавления: 2015-07-15