Den myeloperoxidase er en hæmoprotein med oxidoreduktase enzymaktivitet, som fungerer i andre end immunsystemet til at bekæmpe invaderende mikroorganismer og andre cellulære processer celler.
Denne lysosomale peroxidase findes i pattedyrs granulocytter og monocytter og udøver funktioner i det hydrogenperoxidafhængige mikrobicidale system af neutrofiler, hvilket udgør en del af komponenterne i det medfødte immunrespons.
Repræsentation af strukturen af Myeloperoxidase-enzymet (Kilde: Jawahar Swaminathan og MSD-personale ved Det Europæiske Bioinformatikinstitut via Wikimedia Commons)
Det blev beskrevet for første gang af Agner, der opfandt det indledende udtryk "grøn peroxidase", da det er et enzym med en karakteristisk grøn farve.
Nogen tid senere blev navnet ændret til myeloperoxidase, da det er et enzym, der er karakteristisk for cellerne, der hører til myeloide linjer fra knoglemarven og findes i forskellige bindevæv i kroppen af nogle dyr.
Ud over deres funktioner i immunsystemet til at bekæmpe invaderende mikroorganismer forårsager produkterne af reaktioner katalyseret af myeloperoxidase vævsskade under forskellige inflammatoriske reaktioner.
Dets aktivitet har også været relateret til udviklingen af nogle hjerte-kar-sygdomme og under initierings-, formerings- og komplikationsfaser af aterosklerotiske processer, der udnyttes til diagnose og terapeutisk indgreb af disse patologier.
egenskaber
Den katalytiske funktion af myeloperoxidase er baseret på oxidation af to elektroner af Cl-ion for at opnå dannelse af HOCl eller hypochlorsyre, der, når de indtages af levende organismer, er giftig og endda kan være dødelig.
Dette enzym er især rigeligt i de primære azurofile granulater i cytoplasmaen af polymorphonukleære leukocytter, hvor det udgør mere end 3% af vægten af disse celler. Det findes også i humane monocytter, men ikke i vævsmakrofager.
Myeloperoxidase kodes for et 2.200 basepar (2,2 kb) gen, der er ansvarlig for syntesen af et forløberpeptid på 745 aminosyrerester.
Hos mennesker er dette gen lokaliseret på kromosom 17 i regionen 12-23 af den lange arm og indeholder 12 eksoner og 11 introner.
Syntesen af dette protein forekommer i det promyelocytiske trin i differentieringen af celler i den myeloide afstamning, og dets post-translationelle behandling sker mellem det endoplasmatiske retikulum, Golgi-komplekset og plasmamembranen.
Inkorporering af heme-protesegruppen forekommer uafhængigt af den post-translationelle behandling af det inaktive forstadieprotein.
Struktur
Myeloperoxidase syntetiseres som et glycosyleret forstadieprotein (med kulhydratdele) på ca. 90 kDa. Dette spaltes derefter til dannelse af to kæder: en tung (55-60 kDa) og en lys (10-15 kDa).
Det modne protein er sammensat af to tunge og to lette kæder, der danner en 120-160 kDa tetramer med to identiske protetiske grupper i hver tetramer.
Den tunge kæde er 467 aminosyrer lang og er ved C-terminalen af protein, mens den lette kæde består af 108 rester.
I polymorphonukleære leukocytter er mindst tre isoformer af dette enzym blevet beskrevet, kendt som I, II og III, og i HL-60 er promyelocytiske tumorceller (precursorceller) beskrevet, benævnt IA, IB, II og III.
Polymorphonuclear type I, II og III myeloperoxidaser har molekylvægte på henholdsvis 120, 115 og 110 kDa, og deres aminosyresammensætning varierer ikke markant. De har en høj andel af aspartat-, glutamat-, leucin- og prolinrester samt aminosukkeret N-acetylglucosamin i sacchariddelen.
Den protesiske gruppe af disse enzymer indeholder jernatomer, og indholdet af dette metal varierer afhængigt af de undersøgte dyrearter. Det antages, at denne gruppe er kovalent bundet til de tunge underenheder i strukturen, hvilket er vigtigt for enzymatisk aktivitet.
Funktioner
Myeloperoxidase er en del af det, der er kendt som ”myeloperoxidasesystemet”, og virker under fagocytose af invaderende mikroorganismer, som er ledsaget af forskellige oxidative reaktioner, da det er en del af fagocytiske vakuoler.
Dette myeloperoxidasesystem er involveret i eliminering af bakterier, vira, parasitter og svampe.
Komponenterne i systemet er enzymet myeloperoxidase, hydrogenperoxid og en oxiderbar faktor, såsom et halogenid. Brintperoxid produceres under respiration gennem mellemliggende superoxidanioner.
Dette peroxid er i stand til at reagere med myeloperoxidase for at danne det, der er kendt som forbindelse I, som kan "angribe" forskellige halogenider. Når forbindelse I reagerer med andre elektrondonormolekyler, bliver det forbindelse II, men forbindelse II er ikke i stand til at reagere med halogenider.
Halogeniderne, som forbindelse I anvender, kan være chlorider, bromider, iodider og pseudohalogenidthiocyanatet; de mest almindelige af disse enzymer er ifølge in vivo-eksperimenter de chlorider, der, når de først er blevet behandlet med myeloperoxidase, omdannes til hypochlorsyre og andre derivater, som er kraftige "germicidale" molekyler.
Andre reaktioner katalyseret af det samme enzym producerer frie hydroxylradikaler, "singlet" oxygenatomer, som ikke er andet end oxygenatomer i en ophidset tilstand og ozon (O3), alle med bakteriedræbende aktiviteter.
I udviklingen af sygdomme
Myeloperoxidase-enzymet er involveret i fremme og spredning af atherosklerose, da det forstærker oxidationspotentialet for hydrogenperoxid ved at producere kraftige oxidanter, der er i stand til at påvirke forskellige phenolforbindelser.
Disse reaktive arter er involveret i udseendet af vævslæsioner, der forekommer under en lang række inflammatoriske tilstande.
Stigningen i de systemiske niveauer af dette enzym bruges som en diagnostisk markør for eksistensen af koronarsygdomme og andre vigtige hjertesygdomme.
Ud over dets forhold til nogle hjertesygdomme kan defekter i myeloperoxidase også omsættes til immunpatologiske tilstande, da defekter i dets bakteriedræbende aktivitet kan resultere i farlige og akutte systemiske infektioner.
Referencer
- Kimura, S., & Ikeda-saito, M. (1988). Human myeloperoxidase og skjoldbruskkirtelperoxidase, to enzymer med separate og distinkte fysiologiske funktioner, er evolutionært beslægtede medlemmer af samme genfamilie. Proteiner: Struktur, funktion og bioinformatik, 3, 113–120.
- Klebanoff, SJ (1999). Myeloperoxidase. Phagocyte Antimicrobial Systems, 111 (5), 383–389.
- Klebanoff, SJ (2005). Myeloperoxidase: ven og fjende. Journal of Leukocyte Biology, 77, 598–625.
- Koeffler, P., Ranyard, J., & Pertcheck, M. (1985). Myeloperoxidase: dens struktur og udtryk under myeloid differentiering. Blod, 65 (2), 484–491.
- Nicholls, SJ, Hazen, SL, Nicholls, SJ, & Hazen, SL (2005). Myeloperoxidase og hjerte-kar-sygdom. Arteriosklerose, trombose og vaskulær biologi, 25, 1102–1111.
- Tobler, A., & Koefter, HP (1991). Myeloperoxidase: Lokalisering, struktur og funktion. In Blood Cell Biochemistry (s. 255-288). New York: Plenum Press.