Пероксидаза

Будова пероксидази. Пероксидаза є двокомпонентним ферментом – гем протеїном, який містить в простетичній групі залізопорфірин. Очищена кристалічна рослинна пероксидаза має молекулярну масу 44 000. Гематин складає 1, 48% цієї маси. За амінокислотним складом білок пероксидази має деякі особливості: в ньому відсутній триптофан й оксипролін, до того ж він неоднорідний

Досліджені до цього часу пероксидази складаються з незабарвленого глікопротеїну й з’єднаного з ним коричнево-червоного ферипорфірину. Гемінова частина молекули (гем, гемін) – залізопротопорфірин ІХ. Виконуючи роль активного центру, він приймає участь в розкладенні або активації пероксиду водню. Простетична група пероксидаз хрона й японського редису, цитохрому с, хлоропероксидази відома як феріпротопорфірин ІХ. Він входить до активного центру, складаючи порфіринове кільце гему, який є високо ароматичною та гідрофобною сполукою. Саме гідрофобна взаємодія порфіринового макро циклу з білком формує третинну структуру нативної пероксидази. Відомо, що протопорфірин справляє важливу стабілізуючу дію на білкову глобулу гемвмісних ферментів. Так, комплексоутворення апопероксидази хрону з геміном різко підвищує стійкість білку до дії ультрафіолету та тепла. Видалення простетичної групи ферменту веде до втрати пероксидазної активності, але не впливає на її оксидазній функції (Андреева, 1988).

Реакції, які каталізує пероксидаза. Пероксидаза каталізує окислення субстратів органічної природи за рахунок кисню пероксиду водню, що виділяється при його розкладенні. Фермент проявляє малу специфічність по відношенню до донорів водню. Субстратами пероксидази є фенольні сполуки, поліфеноли в вільному стані або в формі різних складних сполук (глікозидів, дубильних речовин) й ароматичні аміни, діаміни, індофеноли, ароматичні амінокислоти, аскорбінова кислота, нітрати.

Механізм дії пероксидази. Пероксидази здатні відновлювати пероксид водню до води, окислюючи при цьому різні сполуки. Вони каналізують наступну реакцію:

АН₂ + Н₂О₂→ А + 2Н₂О

В основі механізму дії пероксидази лежить її здатність вступати у взаємодію з Н₂О₂ з утворенням проміжних фермент-субстратних комплексів, які володіють різними спектральними характеристиками. В 1937 р. Кейлін і Манн відкрили сполучення пероксидази з пероксидом водню, який назвали комплексом ІІ і комплексом ІІІ. В 1941 р. Теорел відкрив нестійку сполуку зеленого кольору, яка утворюється пероксидазою при взаємодії з слідовими кількостями Н₂О₂, – комплекс І. Комплекс І швидко перетворюється в комплекс ІІ – червоного кольору. При взаємодії комплексу ІІ з надлишком Н₂О₂ утворюються комплекси ІІІ та ІV. Чанс вважав, що комплекс І представляє собою з’єднання Fe³⁺ з Н₂О₂, тобто продукт приєднання ферменту до Н₂О₂. Комплекс ІІ представляє собою з’єднання Fe³⁺ з (ОН•), де група (ОН•) слугує символом напіввідновленого пероксиду. Загальна схема дії пероксидази може бути представлена наступними реакціями:

Пероксидаза + Н₂О₂ ↔ комплекс І

Комплекс І + АН₂ → комплекс ІІ + АН•

Комплекс ІІ + АН₂ → пероксидаза + АН•

2 АН• → А + АН₂ (або АН-АН)

Фізіологічна роль пероксидази. Наявність ферменту в хлоропластах вказує на його участь в окисно-відновних реакціях в процесі фотосинтезу, а знаходження пероксидази в мітохондріях – на участь в енергетичному обміні клітини. Пероксидаза приймає участь в азотному обміні, ростових, дихальних процесах, прискорює гідроксилювання проліну, який входить до складу клітинних стінок, що впливає на розтягнення, і в результаті регулює проникність клітинних мембран.

Локалізація пероксидази – в цитоплазмі, клітинній стінці, хромосомах та ядерцях. В молодих клітинах лука найвища активність пероксидази сконцентрована в ядрах.