The kataláza je oxidoreduktázový enzym (H2O2: H2O2 oxidoreduktáza) široce distribuovaný v přírodě. Katalyzuje v různých tkáních a typech buněk „rozkladnou“ reakci peroxidu vodíku na molekulární kyslík a vodu.
První pozorování tohoto typu enzymu se datují do počátku 10. let 20. století, ale až v roce 1901 Loew poznal, že kataláza je přítomna prakticky ve všech existujících živých organismech a v mnoha různých typech buněk..
Tento enzym, zásadní pro udržení buněčné integrity a hlavní regulátor metabolismu peroxidu vodíku, byl základním faktorem pro to, aby bylo možné potvrdit, že v přírodě existují enzymy, které působí na specifické substráty.
Savci a jiné organismy vlastní katalázové enzymy, které se mohou chovat také jako peroxidázy a katalyzují redoxní reakce různých substrátů pomocí peroxidu vodíku..
U většiny eukaryot se enzymy katalázy nacházejí převážně v subcelulárních organelách známých jako „peroxisomy“ a u lidí existuje řada patologických stavů souvisejících s nedostatkem tohoto enzymu..
Rejstřík článků
Aktivita enzymů, jako je kataláza, se může značně lišit v závislosti na typu uvažované tkáně. Například u savců je aktivita katalázy významná jak v ledvinách, tak v játrech a je mnohem nižší v pojivových tkáních.
Kataláza u savců je tedy primárně spojena se všemi tkáněmi s významným aerobním metabolizmem..
Savci mají katalázy v mitochondriích i peroxisomech a v obou kompartmentech jsou enzymy spojené s organelárními membránami. V erytrocytech je naopak aktivita katalázy spojena s rozpustným enzymem (nezapomeňte, že erytrocyty mají málo vnitřních organel).
Kataláza je enzym s vysokým obratovým číslem nebo katalytickou konstantou (je velmi rychlý a efektivní) a obecná reakce, kterou katalyzuje, je následující:
2H2O2 → 2H2O + O2
V přítomnosti nízkých koncentrací peroxidu vodíku se například kataláza savců chová jako oxidáza, místo toho využívá molekulární kyslík (02) k oxidaci molekul, jako je indol a β-fenylethylamin, prekurzory aminokyseliny tryptofan a neurotransmiter.
V současné době jsou známy některé kompetitivní inhibitory aktivity katalázy, zejména azid sodný a 3-aminotriazol. Azid je ve své aniontové formě silným inhibitorem jiných proteinů s hemovými skupinami a používá se k eliminaci nebo prevenci růstu mikroorganismů za různých podmínek..
U lidí je kataláza kódována 34 kb genem, který má 12 intronů a 13 exonů a kóduje 526 aminokyselinový protein..
Většina studovaných kataláz jsou tetramerické enzymy s molekulovou hmotností blízkou 240 kDa (60 kDa pro každou podjednotku) a každý monomer je spojen s protetickou heminovou nebo ferroprotoporfyrinovou skupinou.
Jeho struktura je tvořena čtyřmi doménami složenými ze sekundárních struktur tvořených alfa helixy a beta skládanými listy a studie provedené v jaterním enzymu lidí a skotu ukázaly, že tyto proteiny jsou vázány na čtyři molekuly NADPH..
Tyto molekuly NADPH se nejeví jako nezbytné pro enzymatickou aktivitu katalázy (pro výrobu vody a kyslíku z peroxidu vodíku), ale zdá se, že souvisejí se snížením citlivosti tohoto enzymu na vysoké koncentrace jeho toxických látek Podklad.
Domény každé podjednotky v lidské katalázě jsou:
-Nek globulární prodloužené N-koncové rameno, které funguje pro stabilizaci kvartérní struktury
-Β-hlaveň osmi antiparalelních β-skládaných listů, které přispívají některými zbytky boční vazby k hemové skupině
-„Obálková“ doména, která obklopuje vnější doménu, včetně skupiny hemu a nakonec
-Doména se strukturou alfa šroubovice
Čtyři podjednotky, s těmito čtyřmi doménami, jsou zodpovědné za vytvoření dlouhého kanálu, jehož velikost je kritická pro mechanismus rozpoznávání peroxidu vodíku enzymem (který k tomu používá aminokyseliny, jako je histidin, asparagin, glutamin a kyselina asparagová).
Podle některých autorů kataláza plní dvě enzymatické funkce:
-Rozklad peroxidu vodíku na vodu a molekulární kyslík (jako specifická peroxidáza).
-Oxidace donorů protonů, jako je methanol, ethanol, mnoho fenolů a kyselina mravenčí, za použití jednoho molu peroxidu vodíku (jako nespecifické peroxidázy).
-Zdá se, že v erytrocytech hraje velké množství katalázy důležitou roli při ochraně hemoglobinu před oxidačními činidly, jako je peroxid vodíku, kyselina askorbová, methylhydrazin a další..
Enzym přítomný v těchto buňkách je zodpovědný za obranu jiných tkání s malou aktivitou katalázy před vysokými koncentracemi peroxidu vodíku.
-Některé druhy hmyzu, jako je brouk ostřelovač, používají jako obranný mechanismus katalázu, protože rozkládají peroxid vodíku a používají plynný kyslík z této reakce k urychlení uvolňování vody a dalších chemických sloučenin ve formě páry..
-V rostlinách je kataláza (také přítomná v peroxisomech) jednou ze složek fotorespiračního mechanismu, během kterého se fosfoglykolát produkovaný enzymem RuBisCO používá k výrobě 3-fosfoglycerátu.
Hlavními zdroji produkce katalázového substrátu, peroxidu vodíku, jsou reakce katalyzované oxidázovými enzymy, reaktivními formami kyslíku a některými nádorovými buňkami.
Tato sloučenina se podílí na zánětlivých procesech, při expresi adhezivních molekul, při apoptóze, při regulaci agregace krevních destiček a při kontrole buněčné proliferace.
Pokud existují nedostatky tohoto enzymu, vznikají vysoké koncentrace jeho substrátu, což způsobuje léze v buněčné membráně, poruchy přenosu elektronů v mitochondriích, metabolismu homocysteinu a DNA..
Mezi nemoci spojené s mutacemi v kódujícím genu pro lidskou katalázu lze uvést následující:
-Mellitus diabetes
-Arteriální hypertenze
-Alzheimerova choroba
-Vitiligo a další
Zatím žádné komentáře