Peroxidase

Glutatión peroxidase PDB 1GP1

As peroxidases son un tipo de encimas moi estendidos en todos os grupos de seres vivos. Pertencen á categoría das oxidorredutases e segundo o Comité de Nomenclatura da Unión Internacional de Bioquímica e Bioloxía Molecular clasifícanse cos números EC 1.11.

Grupo das peroxidases

Catalizan reaccións bisubstrato de carácter redox, utilizando un peróxido como oxidante (ao que deben o seu nome) e un segundo substrato de características redutoras que é oxidado polo peróxido.

A reacción que tipicamente catalizan é do tipo:

ROOR' + doante de electróns (2 e⁻) + 2H⁺ → ROH + R'OH

Para moitos destes encimas o substrato é o peróxido de hidróxeno, pero algunhas son máis activas con hidroperóxidos orgánicos como os peróxidos de lípidos. As peroxidases poden conter un grupo hemo como cofactor nos seus centros activos, ou alternativamente residuos con actividade redox de cisteína ou selenocisteína.

A natureza do doante nucleófilo depende moito da estrutura do encima. Por exemplo, a peroxidase do ravo picante pode usar unha variedade de compostos orgánicos como doantes e aceptores de electróns, e ten un centro activo moi accesible, e moitos compostos poden alcanzar o sitio de reacción. Ao contrario, a citocormo c peroxidase ten un centro activo moi pechado e os compostos que lle doan electróns son moi específicos.

Practicamente todas as peroxidases son hemoproteínas (excepción notable é a glutatión peroxidase, que é unha selenoproteína) e teñen como substrato común o H₂O₂ ou peróxido de hidróxeno. A grande afinidade por este substrato fai que se poida unir ao ferro do grupo hemo polos dous planos do centro activo, o superior e o inferior, dando lugar a unha inhibición por exceso de substrato, xa que cando ambas as posicións están ocupadas polo peróxido de hidróxeno non é posible a unión do outro substrato. Respecto a ese outro substrato, a súa natureza e estrutura química pode ser moi distinta, tanto se nos referimos aos oxidados "in vivo" coma se o facemos aos que se empregan "in vitro" co obxectivo de detectar esta actividade encimática. Entre eles están fenois, aminas aromáticas, moléculas orgánicas complexas como o ABTS, ou o ioduro e o glutatión antes citados. Esta pobre especificidade para o substrato redutor fai que a afinidade sexa tamén pequena.

A maioría das secuencias das proteínas peroxidases poden atoparse na base de datos PeroxiBase.

Exemplos de peroxidases

A familia da glutatión peroxidase (Gpx) consta de 8 isoformas humanas, que usan o glutatión como doante de electróns e son activas tanto co peróxido de hidróxeno coma con substratos hidroxiperóxidos orgánicos. As Gpx1, Gpx2, Gpx3, e Gpx4 son encimas que conteñen selenio, mentres que a Gpx6 é unha selenoproteína en humanos, pero nos roedores hai homólogos que conteñen cisteína.

Outro grupo de peroxidases son as haloperoxidases, que poden formar especies halóxenas reactivas e, como resultado, substancias naturais organohalóxenas.

En plantas, as peroxidases exercen un gran papel na defensa da planta contra patóxenos. Unha peroxidase de plantas salientable é a mencionada peroxidase do ravo picante (Armoracia rusticana) (ou HRP, do inglés horseradish peroxidase), que ten grandes aplicaciones en técnicas inmunoquímicas e de diagnóstico clínico debido á súa grande estabilidade, facilidade de conxugación coas inmunoglobulinas e sinxeleza para detectala por métodos colorimétricos utilizando un gran número de reactivos.

En animais, existen peroxidases cunha función predominantemente defensiva na saliva, o leite ou os leucocitos, das que se aproveita con fins xermicidas e bactericidas o carácter oxidante do peróxido que se xera de forma endóxena mediante outras reaccións (as da glicosa oxidase, aminoácido oxidase etc.). Non todas as peroxidases son defensivas, e por exemplo unha peroxidase (ioduro peroxidase) é a responsable da síntese das hormonas tiroides, oxidando neste caso o ioduro a iodo para que este se adicione a algúns dos aneis fenólicos dos residuos de tirosina da tiroglobulina. Outras peroxidases, como a glutatión peroxidase, está amplamente distribuída en diversos tecidos con fins diferentes, pero relacionados cunha función antioxidante.

Entre as peroxidases con grupo hemo como cofactor hai que salientar a lactoperoxidase, EC 1.11.1.7Arquivado 16 de setembro de 2008 en Wayback Machine.. É un encima que cataliza a oxidación dun amplo número de substratos orgánicos e inorgánicos, utilizando o poder oxidante do peróxido de hidróxeno, e como cofactor o grupo hemo.

Doante + H₂O₂ $\rightleftharpoons$ Doante oxidado + H₂O

A lactoperoxidase utilízase moito en bioquímica clínica. Así, as probas para a determinación e cuantificación de metabolitos como glicosa, ácido úrico, colesterol ou triglicéridos en fluídos biolóxicos usan peroxidase como encima acoplado. Tamén se utiliza en inmunoensaios para a detección de virus tan coñecidos como o virus da inmunodeficiencia humana (VIH) causante da sida ou o herpesvirus. A peroxidase tamén se utiliza como biocatalizador para a xeración de produtos de interese biotecnolóxico e industrial como resinas fenólicas, adhesivos, antioxidantes, antiestáticos e protectores de radiación magnética, colorantes alimentarios e compoñentes bioactivos de deterxentes.

Os xenes das peroxidases humanas expresan unha cadea lixeira e unha cadea longa máis pesada. A lactoperoxidase utilízase no sistema inmunitario con funcións bactericidas.

O encima peroxidase versátil (VP) producida polo fungo Pleurotus eryngii (EC 1.11.1.16Arquivado 11 de outubro de 2008 en Wayback Machine.) ten a mesma especificidade que outras encimas peroxidases lignolíticas (que atacan a madeira), como a manganeso peroxidase e a lignina peroxidase. Outra proteína de fungos basidiomicetos e de bacterias é a peroxidase decolorante da tintura (DyP) /EC 1.11.1.19Arquivado 13 de setembro de 2019 en Wayback Machine.), que cataliza a seguinte reacción de decoloración de tinturas de antraquinona:

Reactivo azul 5 + H₂O₂ + 2 H⁺ $\rightleftharpoons$ Reactivo azul 5 oxidado + 2 H₂O

Aplicacións

As peroxidases empréganse para o tratamento industrial de augas contaminadas; por exemplo, os fenois poden eliminarse mediante a súa polimerización catalizada por medio da peroxidase do ravo picante (Armoracia rusticana).

Nos cabalos, a actividade media do encima mieloperoxidase na sinovia está relacionada coa presenza de artrite séptica, polo que pode empregarse como marcador.

En investigación, utilízase moito para a marcaxe de anticorpos en técnicas como o western blot ou ELISA. Desta forma detéctase a presenza do encima (do anticorpo e, en último termo, do antíxeno) por medio da detección da reacción química que cataliza.

Estanse a facer moitas investigacións sobre o uso da peroxidase en moitos procesos de fabricación como os de adhesivos, chips de computadoras, pezas de coches, e recubrimentos de barrís e latas. Outros estudos atoparon que as peroxidases poden utilizarse con éxito para polimerizar anilinas e fenois en matrices solventes orgánicas.

Véxase tamén

Outros artigos

• superóxido dismutase
• catalase

Ligazóns externas

• Peroxidase en ExPASyArquivado 16 de setembro de 2008 en Wayback Machine. (en inglés).
• Peroxidase versátil en ExPASyArquivado 11 de outubro de 2008 en Wayback Machine. (en inglés).
• Peroxidase decolorante da tintura en ExPASyArquivado 13 de setembro de 2019 en Wayback Machine. (en inglés).