IODIDPEROXIDASE: EGENSKABER, STRUKTUR, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den thyroid peroxidase eller thyroid peroxidase (TPO) er et hæmo-glycoprotein tilhørende familien af mammale peroxidaser (som myeloperoxidase, lactoperoxidase og andre) er involveret i syntesevejen af thyreoideahormon.

Dets hovedfunktion er "iodering" af tyrosinrester i thyroglobulin og dannelsen af ​​3-3'-5-triiodothyronin (T3) og thyroxin (T4) gennem en "koblingsreaktion". intramolekylært af joderede tyrosiner.

Skema for skjoldbruskkirtelhormonets biosyntetiske vej, hvor jodperoxidase (i oxidation af iodidion til jod) deltager (Kilde: Mikael Häggström via Wikimedia Commons)

Triiodothyronin og thyroxin er to hormoner produceret af skjoldbruskkirtlen, der har væsentlige funktioner i pattedyrs udvikling, differentiering og stofskifte. Dets virkningsmekanisme afhænger af interaktionen af ​​dets nukleare receptorer med specifikke gensekvenser af dets målgener.

Eksistensen af ​​enzymet iodidperoxidase blev bekræftet i 1960'erne af forskellige forfattere, og der er nu gjort betydelige fremskridt med hensyn til bestemmelse af dens struktur, dets funktioner og egenskaberne for genet, der koder for det. i forskellige organismer.

I meget af litteraturen relateret til dette enzym er det kendt som det mikrosomale "autoantigen" og er forbundet med nogle autoimmune skjoldbruskkirtelsygdomme.

Takket være dets immunogene karakteristika er dette enzym et mål eller målmolekyle for antistofferne, der er til stede i serum hos mange patienter med skjoldbruskkirtelpatologier, og dets defekter kan føre til hormonelle mangler, der kan være patofysiologisk vigtige.

egenskaber

Iodidperoxidase kodes for et gen lokaliseret på kromosom 2 hos mennesker, som måler mere end 150 kbp og er sammensat af 17 eksoner og 16 introner.

Dette transmembranprotein med et enkelt segment nedsænket i membranen er tæt beslægtet med myeloperoxidase, som det deler mere end 40% aminosyresekvenslighed.

Syntesen finder sted i polyribosomer (et sæt ribosomer, der er ansvarlig for translationen af ​​det samme protein) og indsættes derefter i membranen i det endoplasmatiske retikulum, hvor det gennemgår en proces med glycosylering.

Når den er syntetiseret og glycosyleret, transporteres iodidperoxidase til den apikale pol af thyrocytterne (skjoldbruskkirtelceller eller skjoldbruskkirtelceller), hvor den er i stand til at udsætte sit katalytiske centrum for skjoldbruskkirtelens follikulære lumen.

Regulering af udtrykket

Ekspression af genet, der koder for thyroideaperoxidase eller iodidperoxidase, styres af skjoldbruskkirtelspecifikke transkriptionsfaktorer, såsom TTF-1, TTF-2 og Pax-8.

De genetiske elementer, der gør det muligt at forøge eller forstærke ekspressionen af ​​dette gen hos mennesker, er blevet beskrevet i de regioner, der flankerer 5'-enden deraf, sædvanligvis blandt de første 140 basepar i denne "flankerende" region.

Der er også elementer, der undertrykker eller reducerer ekspressionen af ​​dette protein, men i modsætning til "enhancere" er disse blevet beskrevet nedstrøms for gensekvensen.

Meget af reguleringen af ​​iodidperoxidase-genekspression forekommer på en vævsspecifik måde, og det afhænger af virkningen af ​​cis-virkende DNA-bindende elementer, såsom transkriptionsfaktorerne TTF-1 og andre.

Struktur

Dette protein med enzymatisk aktivitet har ca. 933 aminosyrerester og en ekstracellulær C-terminal ende på 197 aminosyrer, der kommer fra ekspressionen af ​​andre genmoduler, der koder for andre glycoproteiner.

Dens molekylvægt er omkring 110 kDa og er en del af gruppen af ​​glycosylerede transmembrane heme-proteiner af type 1, da det har et glycosyleret transmembran-segment og en heme-gruppe på det aktive sted.

Strukturen af ​​dette protein har mindst en disulfidbro i det ekstracellulære område, der danner en karakteristisk lukket sløjfe, der er eksponeret på overfladen af ​​thyrocytter.

Funktioner

Den primære fysiologiske funktion af iodidperoxidase er relateret til dens deltagelse i syntesen af ​​skjoldbruskkirtelhormon, hvor det katalyserer "iodering" af tyrosinrester af monoiodotyrosin (MIT) og diiodotyrosin (DIT), ud over koblingen af iodotyrosinrester i thyroglobulin.

Hvad er syntesen af ​​skjoldbruskkirtelhormon?

For at forstå funktionen af ​​thyroideaperoxidaseenzymet er det nødvendigt at overveje trinene i hormonsyntesen, hvor det deltager:

1-Det begynder med transport af iodid til skjoldbruskkirtlen og fortsætter med

2-Genereringen af ​​et oxidationsmiddel, såsom brintperoxid (H2O2)

3-Efterfølgende syntetiseres et receptorprotein, thyroglobulin

4-Jodidet oxideres til en højere valentitilstand og derefter

5-Iodid binder til tyrosinrester, der er til stede i thyroglobulin

6-I thyroglobulin-iodothyroniner (en type thyreoideahormoner) dannes ved kobling af iodotyrosinrester

7-Thyroglobulin opbevares og spaltes derefter

8-Jod fjernes fra de frie iodotyrosiner og til sidst

9-Thyroxin og triiodothyronin frigøres i blodet; Disse hormoner udøver deres virkninger ved at interagere med deres specifikke receptorer, som er placeret på den nukleare membran, og som er i stand til at interagere med mål-DNA-sekvenser og fungerer som transkriptionsfaktorer.

Som det kunne udledes af viden om funktionerne af de to hormoner, i hvis syntese den deltager (T3 og T4), har iodidperoxidase vigtige implikationer på et fysiologisk niveau.

Manglen på begge hormoner under den menneskelige udvikling producerer defekter i vækst og mental retardering samt metabolisk ubalance i voksenlivet.

Relaterede sygdomme

Iodidperoxidase er en af ​​de vigtigste thyreoidea-autoantigener hos mennesker og er forbundet med komplementsystem-medieret cytotoksicitet. Dens funktion som autoantigen fremhæves hos patienter med thyreoidea autoimmune sygdomme.

Gigtsygdom skyldes for eksempel en mangel på jodindholdet under hormonsyntese i skjoldbruskkirtlen, som igen har været relateret til en mangel på iodering af thyroglobulin som et resultat af visse defekter i iodidperoxidase.

Nogle karcinomer er kendetegnet ved at have ændrede iodidperoxidase-funktioner, det vil sige aktivitetsniveauerne for dette enzym er signifikant lavere end hos ikke-kræftpatienter.

Undersøgelser har imidlertid bekræftet, at det er en meget variabel egenskab, der ikke kun afhænger af patienten, men af ​​typen af ​​kræft og de berørte regioner.

Referencer

1. Degroot, LJ, & Niepomniszcze, H. (1977). Biosyntese af skjoldbruskkirtelhormon: Grundlæggende og kliniske aspekter. Fremskridt inden for endokrinologi og metabolisme, 26 (6), 665–718.
2. Fragu, P., & Nataf, BM (1976). Human skjoldbruskkirtelperoxidaseaktivitet ved godartede og ondartede skjoldbruskkirtelsygdomme. The Endocrine Society, 45 (5), 1089–1096.
3. 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.
4. Nagasaka, A., Hidaka, H., & Ishizuki, Y. (1975). Undersøgelser af humant iodidperoxidase: dets aktivitet i forskellige skjoldbruskkirtelsygdomme. Clinica Chimica Acta, 62, 1–4.
5. Ruf, J., & Carayon, P. (2006). Strukturelle og funktionelle aspekter af thyroideaperoxidase. Arkiv for biokemi og biofysik, 445, 269–277.
6. Ruf, J., Toubert, M., Czarnocka, B., Durand-gorde, M., Ferrand, M., & Carayon, P. (2015). Forholdet mellem immunologisk struktur og biokemiske egenskaber ved human thyroideaperoxidase. Endokrine anmeldelser, 125 (3), 1211–1218.
7. Taurog, A. (1999). Molekylær udvikling af thyroideaperoxidase. Biochimie, 81, 557-562.
8. Zhang, J., & Lazar, MA (2000). Mekanismen for handling af skjoldbruskkirtelhormoner. Annu. Pastor Physiol., 62 (1), 439-466.