Галогенпероксидаза

Галогенпероксидазы — ферменты, осуществляющие электрофильное присоединение галогена к органическому субстрату и восстановление пероксида водорода до воды. Галогенпероксидазы разнообразны и неродственны друг другу. Их можно разделить на две основные группы: те, что имеют гем в качестве кофактора, и те, что содержат катион ванадия. Были также обнаружены некоторые галогенпероксидаы, не имеющие кофермента.^[1]

Гемсодержащие галогенпероксидазы

Галогенирование происходит по следующему механизму. В состоянии покоя с трёхвалентным железом связана молекула воды. Её вытесняет пероксид водорода, который затем депротонируется остатком глютаминовой кислоты. Образуется железо(III)-гидропероксокомплекс. Эта структура протонируется глутаминовой кислотой, отсоединяется молекула воды и образуется комплекс с четырёхвалентным железом. Этот комплекс связывает галогенид-ион, окисляя его до гипогалогенита, который затем реагирует с органическим субстратом. Галогенирование может происходить прямо в активном центре фермента, тогда галоген присоединяется в определённое место. Также возможно высвобождение гипогалогенита в окружающий раствор, где он будет неспецифично реагировать с различными соединениями.^[2]

По такому механизму происходит иодирование тиреоидных гормонов человека. Эту реакцию осуществляет гемсодержащая тиреопероксидаза.^[3]

Так же работают миелопероксидазы нейтрофилов и пероксидазы эозинофилов. Иммунные клетки используют их для того, чтобы генерировать гипогалогениты (НХО) для борьбы с патогенами. Эти вещества являются очень сильными окислителями, а также могут галогенировать различные соединения, что приводит к нарушению их работы. Возможно в том числе галогенирование нуклеиновых кислот, приводящее к возникновению мутаций.^[4]^[5]

Ванадиевые галогенпероксидазы

Каталитический механизм ванадиевой галогенпероксидазы. Источник:^[6]

Другие галопероксидазы содержат в качестве кофермента пятивалентный катион ванадия. При этом ванадий всегда находится в степени окисления +5, а не меняет её на протяжении каталитического цикла, как это обычно происходит с металлами в активном центре ферментов. Окисляется и восстанавливается в данном случае кислород. Активный центр представляет собой производное ванадата, соединённое с остатком гистидина. При взаимодействии с пероксидом водорода образуется пероксо-производное, которое затем связывает и окисляет ион галогена. После этого активный центр может галогенировать различные субстраты.^[6]^[2]

Примечания

↑ Siavash Atashgahi, Martin G. Liebensteiner, Dick B. Janssen, Hauke Smidt, Alfons J. M. Stams. Microbial Synthesis and Transformation of Inorganic and Organic Chlorine Compounds // Frontiers in Microbiology. — 2018. — Т. 9. — ISSN 1664-302X. — doi:10.3389/fmicb.2018.03079/full#f2.
↑ ^2,0 ^2,1 ^2,2 Amy Timmins, Sam P. de Visser. Enzymatic Halogenases and Haloperoxidases (англ.) // Advances in Protein Chemistry and Structural Biology. — Elsevier, 2015. — Vol. 100. — P. 113–151. — ISBN 978-0-12-802003-6. — doi:10.1016/bs.apcsb.2015.06.001. Архивировано 30 мая 2022 года.
↑ Marlena Godlewska, Paul J. Banga. Thyroid peroxidase as a dual active site enzyme: Focus on biosynthesis, hormonogenesis and thyroid disorders of autoimmunity and cancer (англ.) // Biochimie. — 2019-05-01. — Vol. 160. — P. 34–45. — ISSN 0300-9084. — doi:10.1016/j.biochi.2019.02.003.
↑ I. Hendrikje Buss, Revathy Senthilmohan, Brian A. Darlow, Nina Mogridge, Anthony J. Kettle. 3-Chlorotyrosine as a marker of protein damage by myeloperoxidase in tracheal aspirates from preterm infants: association with adverse respiratory outcome // Pediatric Research. — 2003-03. — Т. 53, вып. 3. — С. 455–462. — ISSN 0031-3998. — doi:10.1203/01.PDR.0000050655.25689.CE. Архивировано 18 апреля 2022 года.
↑ J. P. Henderson, J. Byun, D. M. Mueller, J. W. Heinecke. The eosinophil peroxidase-hydrogen peroxide-bromide system of human eosinophils generates 5-bromouracil, a mutagenic thymine analogue // Biochemistry. — 2001-02-20. — Т. 40, вып. 7. — С. 2052–2059. — ISSN 0006-2960. — doi:10.1021/bi002015f. Архивировано 18 апреля 2022 года.
↑ ^6,0 ^6,1 Valeria Conte, Alessia Coletti, Barbara Floris, Giulia Licini, Cristiano Zonta. Mechanistic aspects of vanadium catalysed oxidations with peroxides (англ.) // Coordination Chemistry Reviews. — 2011-10. — Vol. 255, iss. 19—20. — P. 2165–2177. — doi:10.1016/j.ccr.2011.03.006. Архивировано 22 июля 2020 года.

[1] Siavash Atashgahi, Martin G. Liebensteiner, Dick B. Janssen, Hauke Smidt, Alfons J. M. Stams. Microbial Synthesis and Transformation of Inorganic and Organic Chlorine Compounds // Frontiers in Microbiology. — 2018. — Т. 9. — ISSN 1664-302X. — doi:10.3389/fmicb.2018.03079/full#f2.

[:0-2] 2,0 ^2,1 ^2,2 Amy Timmins, Sam P. de Visser. Enzymatic Halogenases and Haloperoxidases (англ.) // Advances in Protein Chemistry and Structural Biology. — Elsevier, 2015. — Vol. 100. — P. 113–151. — ISBN 978-0-12-802003-6. — doi:10.1016/bs.apcsb.2015.06.001. Архивировано 30 мая 2022 года.

[3] Marlena Godlewska, Paul J. Banga. Thyroid peroxidase as a dual active site enzyme: Focus on biosynthesis, hormonogenesis and thyroid disorders of autoimmunity and cancer (англ.) // Biochimie. — 2019-05-01. — Vol. 160. — P. 34–45. — ISSN 0300-9084. — doi:10.1016/j.biochi.2019.02.003.

[4] I. Hendrikje Buss, Revathy Senthilmohan, Brian A. Darlow, Nina Mogridge, Anthony J. Kettle. 3-Chlorotyrosine as a marker of protein damage by myeloperoxidase in tracheal aspirates from preterm infants: association with adverse respiratory outcome // Pediatric Research. — 2003-03. — Т. 53, вып. 3. — С. 455–462. — ISSN 0031-3998. — doi:10.1203/01.PDR.0000050655.25689.CE. Архивировано 18 апреля 2022 года.

[5] J. P. Henderson, J. Byun, D. M. Mueller, J. W. Heinecke. The eosinophil peroxidase-hydrogen peroxide-bromide system of human eosinophils generates 5-bromouracil, a mutagenic thymine analogue // Biochemistry. — 2001-02-20. — Т. 40, вып. 7. — С. 2052–2059. — ISSN 0006-2960. — doi:10.1021/bi002015f. Архивировано 18 апреля 2022 года.

[:1-6] 6,0 ^6,1 Valeria Conte, Alessia Coletti, Barbara Floris, Giulia Licini, Cristiano Zonta. Mechanistic aspects of vanadium catalysed oxidations with peroxides (англ.) // Coordination Chemistry Reviews. — 2011-10. — Vol. 255, iss. 19—20. — P. 2165–2177. — doi:10.1016/j.ccr.2011.03.006. Архивировано 22 июля 2020 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]