ペルオキシレドキシン
AhpC-TSA
サルモネラチフス菌由来の細菌性2-システインペルオキシレドキシン、AhpC の構造。
識別子
シンボルAhpC-TSA
ファムPF00578
ファム一族CL0172
インタープロIPR000866
SCOP21prx /スコープ/ SUPFAM
OPMスーパーファミリー131
OPMタンパク質1xvw
利用可能なタンパク質構造:
PDB  IPR000866 PF00578 ( ECOD ; PDBsum )  
アルファフォールド
ペルオキシレドキシン
識別子
EC番号1.11.1.15
CAS番号207137-51-7
データベース
インテンズIntEnzビュー
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ケッグKEGGエントリー
メタサイクル代謝経路
プリアモスプロフィール
PDB構造RCSB PDB PDBe PDBsum
遺伝子オントロジーアミゴー/クイックゴー
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NCBIタンパク質

ペルオキシレドキシン（Prxs、EC 1.11.1.15、HGNCルートシンボルPRDX ）は、サイトカイン誘導性過酸化物レベルを制御し、哺乳類細胞におけるシグナル伝達を媒介する、普遍的な抗酸化酵素ファミリーです。ヒトにおけるファミリーメンバーは、PRDX1、PRDX2、PRDX3、PRDX4、PRDX5、およびPRDX6です。ペルオキシレドキシンの生理学的重要性は、それらの相対的な存在量によって示されます（赤血球においてヘモグロビンに次いで最も豊富なタンパク質の1つはペルオキシレドキシン2です）。その機能は、過酸化物、具体的には過酸化水素、アルキルヒドロペルオキシド、およびペルオキシナイトライトの還元です。[ 1 ]

分類

Prxは歴史的に、典型的な2-Cys Prx、非典型的な2-Cys Prx、および1-Cys Prxの3つの（機構的）クラスに分類されていました。「1-Cys」および「2-Cys」Prxという名称は、当時知られていた22のPrx配列のうち、完全に保存されているCys残基は1つだけであることが指摘された1994年に導入されました。この残基は、現在では（必須の）ペルオキシダーゼシステインであるC Pとして認識されています。当時注目された2つ目の半保存的システインである分解システインC Rは、広く分布し、時に「典型的な2-Cys Prx」と呼ばれるPrxにおいて、C Pとサブユニット間ジスルフィド結合を形成します。[ 2 ] 最終的に、CRは様々なPrxファミリーメンバーの複数の位置に存在する可能性があることが判明し、「非定型2-Cys Prx」カテゴリ（CRは存在するが、当初特定された「典型的な」位置に存在しないPrx）が追加されました。[ 3 ]

ファミリーメンバーは現在、配列／構造の類似性から6つのクラスまたはサブグループに分類され、AhpC/Prx1（「典型的な2-Cys」と本質的に同義、アルキルヒドロペルオキシド還元酵素C）、Prx5、Prx6、PrxQ/BCP（バクテリオフェリチン共遊走タンパク質）、Tpx（チオールペルオキシダーゼ）、およびAhpE（アルキルヒドロペルオキシド還元酵素E）グループと指定されています。[ 4 ] [ 5 ]現在では、6つのグループすべてにおいてC Rの存在と位置は不均一であることが認識されています。したがって、「1-Cys Prx」という名称は、ヒトPrxVIにC Rが存在しないことから、当初はPrx6グループに関連付けられていましたが、多くのPrx6グループメンバーはC Rを持たないように見えますが、すべてのサブグループに「1-Cys」メンバーが存在します。さらに、C R は構造中に5つの（既知の）位置に存在する可能性があり、酸化タンパク質中にサブユニット間またはサブユニット内のジスルフィド結合が生じる（C R の位置に依存する）。[ 6 ]新しいメンバーとそれらが属するサブグループの識別を支援するために、GenBank（2008年1月から2011年10月）から特定されたPrx配列を含む検索可能なデータベース（PeroxiRedoxin classification indEX）がバイオインフォマティクス解析によって生成され、公開されている。[ 7 ]

ペルオキシレドキシン様

哺乳類にも、いわゆる「ペルオキシレドキシン様」遺伝子（InterPro :  IPR032801 ）が存在します。ヒトには、 PRXL2A、PRXL2B、PRXL2Cという記号を持つ3つの遺伝子が存在します。[ 8 ]これらは実際にはセレンを含まないセレノプロテインUの相同遺伝子であり、魚類や鳥類に見られるセレノシステインがシステインに置換されています。この置換により、ペルオキシレドキシンに類似したCxxC配列が形成されます。[ 9 ] [ 10 ]

触媒サイクル

ペルオキシレドキシンの活性部位は、酸化還元活性システイン残基（過酸化システイン）を特徴とし、これは過酸化物基質によってスルフェン酸に酸化される。 [ 1 ]スルフェン酸がチオールに戻ってリサイクルされることが、3つの酵素クラスを区別するものである。 2-Cys ペルオキシレドキシンはチオレドキシン、チオレドキシン様タンパク質、またはおそらくグルタチオンなどのチオールによって還元されるのに対し、1-Cys 酵素はGST -π の存在下でアスコルビン酸またはグルタチオンによって還元される可能性がある。[ 11 ] 高解像度の結晶構造を使用して、Prxs の詳細な触媒サイクルが導出されており[ 12 ]酵素活性を制御するために提案されている酸化還元調節オリゴマー状態のモデルも含まれている。[ 13 ]これらの酵素は、活性チオールがスルフィン酸（RSO 2 H）に過剰酸化（過酸化とも呼ばれる）されることで不活性化される。この障害はスルフィレドキシンによって回復させることができる。[ 1 ]

ペルオキシレドキシンは、細菌ではアルキルヒドロペルオキシド還元酵素（AhpC）と呼ばれることが多い。[ 14 ]他の名称には、チオール特異的抗酸化酵素（TSA）やチオレドキシンペルオキシダーゼ（TPx）などがある。[ 15 ]

哺乳類は6種類のペルオキシレドキシンを発現する。[ 1 ]

  • 1-Cys酵素：PRDX6（Prx6グループ内）
  • 2-Cys酵素：PRDX1、PRDX2、PRDX3、PRDX4（これら4つはすべてPrx1グループ）、およびPRDX5（Prx5グループ）

酵素調節

ペルオキシレドキシンは、リン酸化、スルホン化などの酸化還元状態、 [ 1 ]アセチル化、ニトロ化、切断およびオリゴマー化状態 によって制御されます。

関数

ペルオキシレドキシンは、以下の反応で過酸化水素（H 2 O 2 ）を還元した後、チオレドキシン（Trx）によって還元される： [ 1 ]

  • Prx(還元) + H 2 O 2 → Prx(酸化) + 2H 2 O
  • Prx(酸化型) + Trx(還元型) → Prx(還元型) + Trx(酸化型)

化学的に言えば、これらの反応は次のように表すことができます。

  • RSH + H 2 O 2 → RSOH + 2H 2 O
  • RSOH + R'SH → RSSR'
  • RSSR' + 2 R"SH → RSH + R'SH + R"SSR"

Prxの酸化型は還元酵素活性が不活性であるが、分子シャペロンとして機能することができ、[ 16 ]還元されたTrxからの電子の供与によって触媒活性が回復する。[ 17 ]

ペルオキシレドキシンの生理的重要性は、それらの相対的存在量（赤血球中でヘモグロビンに次いで最も豊富なタンパク質の1つはペルオキシレドキシン2）とノックアウトマウスの研究によって実証されています。ペルオキシレドキシン1または2を欠損したマウスは重度の溶血性貧血を発症し、特定の造血癌にかかりやすくなっています。ペルオキシレドキシン1ノックアウトマウスは寿命が15％短くなります。[ 18 ]ペルオキシレドキシン6ノックアウトマウスは生存可能であり、明らかな肉眼的病理を示さないものの、高酸素症などの特定の外因性酸化ストレス源に対してはより敏感になります。[ 19 ]ペルオキシレドキシン3 （ミトコンドリアマトリックスペルオキシレドキシン）ノックアウトマウスは生存可能であり、明らかな肉眼的病理を示さない。ペルオキシレドキシンは、H 2 O 2レベルを調節することにより細胞シグナル伝達において役割を果たすことが提案されています。 [ 20 ]

植物の2-Cysペルオキシレドキシンは翻訳後標的として葉緑体に局在し[ 21 ] 、光合成膜を光酸化ダメージから保護する。[ 22 ]核遺伝子発現は葉緑体から核へのシグナル伝達に依存し、光合成系IIやABAにおける受容体の利用可能性などの光合成シグナルに応答する。[ 23 ]

概日時計

ペルオキシレドキシンは多くの生物の24時間体内時計に関与していることが示唆されている。[ 1 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b c d e f g Rhee, Sue Goo; Kil, In Sup (2017). 「哺乳類ペルオキシレドキシンの多様な機能と制御」. Annual Review of Biochemistry . 86 : 749– 775. doi : 10.1146/annurev-biochem-060815-014431 . PMID  28226215 .
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