Tioredoxin

Tioredoxiner  är en familj av små proteiner som finns i alla organismer från archaea till människor [1] [2] . De är involverade i många viktiga biologiska processer, inklusive bestämning av cellens redoxpotential och signaltransduktion . Hos människor kodas tioredoxin av TXN -genen [3] . Mutationer som leder till förlust av funktionalitet hos till och med en allel av denna gen leder till döden i stadiet av ett fyrcelligt embryo . Tioredoxin spelar en betydande roll i människokroppen, även om det inte är helt klart vilket. Allt oftare är dess möjliga funktioner förknippade med verkan av läkemedel och motverkande av reaktiva syrearter . Hos växter reglerar tioredoxiner en rad vitala funktioner, från fotosyntes och tillväxt till blomning, fröutveckling och groning. På senare tid visade det sig att de också är involverade i intercellulär interaktion och informationsutbyte mellan växtceller [4] .

Funktioner

Tioredoxiner är proteiner med en massa på cirka 12 kDa. Deras utmärkande drag är närvaron av två intilliggande cysteinrester inneslutna i ett motiv av typen CXXC, där C är cystein och X är vilken som helst, vanligtvis hydrofob, aminosyra. En annan utmärkande egenskap hos alla tioredoxiner är en specifik tertiär struktur som kallas tioredoxinvecket .

Huvuddelen av ett protein är disulfidbindningen . Med hjälp av det kan han återställa disulfidbindningarna i andra proteiner och förstöra disulfidbryggorna i dem. Således reglerar det aktiviteten hos vissa enzymer. Dessutom, genom att återställa disulfidbindningar, tillhandahåller tioredoxin elektroner, som sedan används i många biokemiska processer i cellen. Till exempel, tillsammans med glutation, tillhandahåller det elektroner för ribonukleotidreduktas , det vill säga det deltar i syntesen av deoxinukleotider och FAPS- reduktas. I detta avseende liknar dess funktion glutation och överlappar delvis med det. Således är tioredoxin en stark antioxidant : tillsammans med glutationsystemet är tioredoxinsystemet involverat i neutraliseringen av reaktiva syrearter och överför elektroner till olika peroxidaser [5] . Forskning har visat att tioredoxin interagerar med ribonukleas , hCG , koagulationsfaktorer, glukokortikoidreceptorn och insulin . Reaktionen av tioredoxin med insulin används traditionellt för att bestämma aktiviteten av tioredoxin [6] . Det har visats att tioredoxin kan stimulera bindningen av transkriptionsfaktorer till DNA. Dessa faktorer har identifierats som den nukleära faktorn NF-KB , som är en viktig faktor i det cellulära svaret på oxidativ stress, apoptos och tumörbildningsprocesser.

Restaurering av tioredoxin utförs av ett speciellt flavoprotein tioredoxinreduktas , som använder en molekyl NADPH för detta [7] . Glutaredoxiner liknar till stor del tioredoxiner i sin funktion, men istället för ett specifikt reduktas reduceras de av glutation .

Tioredoxiners förmåga att motstå oxidativ stress demonstrerades i ett experiment med transgena möss som hade ett ökat uttryck av tioredoxin. Transgena möss motstod inflammatoriska svar bättre och levde 35% längre [8] . Sådana uppgifter tjänar som ett viktigt argument till förmån för teorin om fria radikaler om åldrande . Studiens resultat kan dock inte anses tillförlitliga, eftersom kontrollgruppen av möss levde betydligt mindre än vanligt, vilket skulle kunna skapa en illusion av en ökad förväntad livslängd hos transgena möss [9] .

Växter har ett mycket komplext system av tioredoxiner, som består av sex olika typer (tioredoxiner f, m, x, y, h och o). De finns i olika delar av cellen och är involverade i en mängd olika processer. Det är verkan av tioredoxiner som ligger till grund för den ljusberoende aktiveringen av enzymer. I ljuset, som ett resultat av den gemensamma verkan av fotosystem I och fotosystem II , bildas ett stort antal reducerande ekvivalenter, ferredoxiner . När en viss koncentration av ferredoxin har uppnåtts , på grund av verkan av enzymet ferredoxin-tioredoxin-reduktas, återställs tioredoxin, vilket i sin tur aktiverar enzymer och återställer disulfidbindningar. Minst fem nyckelenzymer i Calvin-cykeln aktiveras på detta sätt, såväl som Rubisco -proteinaktivering , alternativ mitokondriell oxidas och kloroplastterminalt oxidas . Mekanismen för aktivering genom tioredoxin gör det möjligt att reglera aktiviteten av enzymer inte bara beroende på NADPH/NADP + -förhållandet , utan också samtidigt på ljusintensiteten [10] . 2010 upptäcktes tioredoxiners ovanliga förmåga att förflytta sig från cell till cell. Denna förmåga ligger till grund för en ny, tidigare okänd för växter, metod för intercellulär kommunikation [4] .

Interaktioner

Tioredoxin har visat sig interagera med följande proteiner:

• ASK1 [11] [12] [13] ,
• Kollagen, typ I, alfa 1 [14] ,
• Glukokortikoidreceptor [15] ,
• SENP1 [16] och
• TXNIP [17] .

Se även

• Rubisco  är ett enzym som regleras av tioredoxin
• Peroxiredoxin  är ett enzym som regleras av tioredoxin.
• Thioredoxin styling

Länkar

• MeSH Tioredoxin

Anteckningar

1. ↑ Holmgren A. Thioredoxin and glutaredoxin systems  (engelska)  // J Biol Chem  : journal. - 1989. - Vol. 264 , nr. 24 . - P. 13963-13966 . — PMID 2668278 . Arkiverad från originalet den 29 september 2007.
2. ↑ Nordberg  J. , Arnér ES Reactive oxygen species, antioxidants, and the mammalian thioredoxin system  // Free Radic Biol Med : journal. - 2001. - Vol. 31 , nr. 11 . - P. 1287-1312 . - doi : 10.1016/S0891-5849(01)00724-9 . — PMID 11728801 .
3. ↑ . Wollman EE, d'Auriol L., Rimsky L., Shaw A., Jacquot JP, Wingfield P., Graber P., Dessarps F., Robin P., Galibert F. Kloning och uttryck av ett cDNA för humant tioredoxin   // J. Biol. Chem.  : journal. - 1988. - Oktober ( vol. 263 , nr 30 ). - P. 15506-15512 . — PMID 3170595 .
4. ↑ 1 2 Meng L., Wong JH, Feldman LJ, Lemaux PG, Buchanan BB Ett membranassocierat tioredoxin som krävs för växttillväxt rör sig från cell till cell, vilket tyder på en roll i intercellulär kommunikation  //  Proceedings of the National Academy of Sciences of Amerikas förenta stater  : tidskrift. - 2010. - Vol. 107 , nr. 8 . - P. 3900-3905 . - doi : 10.1073/pnas.0913759107 . — PMID 20133584 . Arkiverad från originalet den 24 september 2015.
5. ↑ Arnér ES, Holmgren A. Physiological functions of thioredoxin and thioredoxin reductase  //  Eur J Biochem : journal. - 2000. - Vol. 267 , nr. 20 . - P. 6102-6109 . - doi : 10.1046/j.1432-1327.2000.01701.x . — PMID 11012661 .
6. ↑ Entrez-gen: TXN thioredoxin . (obestämd)
7. ↑ Mustacich D., Powis G. Thioredoxin reductase  (eng.)  // Biochem J : journal. - 2000. - Februari ( vol. 346 , nr. Pt 1 ). - S. 1-8 . - doi : 10.1042/0264-6021:3460001 . — PMID 10657232 .
8. ↑ Yoshida T., Nakamura H., Masutani H., Yodoi J.  Inblandningen av tioredoxin och tioredoxinbindande protein-2 på cellulär proliferation och åldrandeprocess  // Annals of the New York Academy of Sciences : journal. - 2005. - Vol. 1055 . - S. 1-12 . - doi : 10.1196/annals.1323.002 . — PMID 16387713 .
9. ↑ Muller, FL, Lustgarten, MS, Jang, Y., Richardson, A. & Van Remmen, H. Trends in oxidative aging theories. Free Radic Biol Med 43, 477-503 (2007).
10. ↑ Ermakov, 2005 , sid. 195.
11. ↑ Liu Y., Min W. Thioredoxin främjar ASK1 ubiquitination och nedbrytning för att hämma ASK1 -medierad apoptos på ett redoxaktivitetsoberoende sätt  //  Cirkulationsforskning : journal. - 2002. - Juni ( vol. 90 , nr 12 ). - P. 1259-1266 . - doi : 10.1161/01.res.0000022160.64355.62 . — PMID 12089063 .
12. ↑ Morita K., Saitoh M., Tobiume K., Matsuura H., Enomoto S., Nishitoh H., Ichijo H. Negativ återkopplingsreglering av ASK1 av proteinfosfatas 5 (PP5) som svar på oxidativ  stress  / / The EMBO Journal. - 2001. - November ( vol. 20 , nr 21 ). - P. 6028-6036 . - doi : 10.1093/emboj/20.21.6028 . — PMID 11689443 .
13. ↑ Saitoh M., Nishitoh H., Fujii M., Takeda K., Tobiume K., Sawada Y., Kawabata M., Miyazono K., Ichijo H. Mammalian thioredoxin är en direkt hämmare av apoptos signalreglerande kinas (ASK) ). ) 1  (engelska)  // EMBO J. : journal. - 1998. - Maj ( vol. 17 , nr 9 ). - P. 2596-2606 . - doi : 10.1093/emboj/17.9.2596 . — PMID 9564042 .
14. ↑ Matsumoto K., Masutani H., Nishiyama A., Hashimoto S., Gon Y., Horie T., Yodoi J. C-propeptidregion av humant pro alfa 1 typ 1 kollagen interagerar med   tioredoxin // Biokemiska och biofysiska forskningskommunikationer : journal. - 2002. - Juli ( vol. 295 , nr 3 ). - s. 663-667 . - doi : 10.1016/s0006-291x(02)00727-1 . — PMID 12099690 .
15. ↑ Makino Y., Yoshikawa N., Okamoto K., Hirota K., Yodoi J., Makino I., Tanaka H. Direkt association med tioredoxin tillåter redoxreglering av glukokortikoidreceptorfunktionen  //  J. Biol. Chem.  : journal. - 1999. - Januari ( vol. 274 , nr 5 ). - s. 3182-3188 . doi : 10.1074 / jbc.274.5.3182 . — PMID 9915858 .
16. ↑ Li X., Luo Y., Yu L., Lin Y., Luo D., Zhang H., He Y., Kim YO, Kim Y., Tang S., Min W. SENP1 förmedlar TNF-inducerad desumoylering och cytoplasmatisk translokation av HIPK1 för att förbättra ASK1-beroende apoptos  // Cell Death & Differentiation  : Journal  . - 2008. - April ( vol. 15 , nr 4 ). - P. 739-750 . - doi : 10.1038/sj.cdd.4402303 . — PMID 18219322 .
17. ↑ Nishiyama A., Matsui M., Iwata S., Hirota K., Masutani H., Nakamura H., Takagi Y., Sono H., Gon Y., Yodoi J. Identifiering av tioredoxinbindande protein-2/vitamin D(3) uppreglerat protein 1 som en negativ regulator av tioredoxinfunktion och uttryck  (engelska)  // Journal of Biological Chemistry  : journal. - 1999. - Juli ( vol. 274 , nr 31 ). - P. 21645-21650 . doi : 10.1074 / jbc.274.31.21645 . — PMID 10419473 .

Litteratur

• Plant Physiology / Ed. I. P. Ermakova. - M . : Akademin, 2005. - 634 sid.