JODPEROKSIDASE: EGENSKAPER, STRUKTUR, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2025

Den thyroid peroksidase eller thyroid peroksidase (TPO) er en hemo-glykoprotein som tilhører familien av pattedyr peroksydaser (som myeloperoksidase, laktoperoksydase og andre) som er involvert i synteseveien for thyroid hormon.

Dets viktigste funksjon er "jodering" av tyrosinrester i tyroglobulin, og dannelsen av 3-3'-5-triiodothyronin (T3) og tyroxin (T4) gjennom en "koblings" -reaksjon. intramolekylært av joderte tyrosiner.

Skjema for skjoldbruskkjertelhormonets biosyntetiske vei, der jodperoksydase (i oksidasjon av jodid til jod) deltar (Kilde: Mikael Häggström via Wikimedia Commons)

Triiodothyronine og thyroxine er to hormoner produsert av skjoldbruskkjertelen som har viktige funksjoner i pattedyrs utvikling, differensiering og metabolisme. Dets virkningsmekanisme avhenger av interaksjonen mellom kjernefysiske reseptorer og spesifikke gensekvenser av målgenene.

Eksistensen av enzymet jodidperoksidase ble bekreftet på 1960-tallet av forskjellige forfattere, og det er nå gjort betydelige fremskritt med å bestemme strukturen, dens funksjoner og egenskapene til genet som koder for det. i forskjellige organismer.

I mye av litteraturen relatert til dette enzymet er det kjent som det mikrosomale "autoantigen" og er relatert til noen autoimmune skjoldbruskkjertelsykdommer.

Takket være dets immunogene egenskaper er dette enzymet et mål eller målmolekyl for antistoffene som er til stede i serumet til mange pasienter med skjoldbruskkjertelsykdommer, og dets defekter kan føre til hormonelle mangler som kan være patofysiologisk viktige.

kjennetegn

Jodperoxidase er kodet av et gen lokalisert på kromosom 2 hos mennesker, som måler mer enn 150 kbp og består av 17 eksoner og 16 introner.

Dette transmembranproteinet, med et enkelt segment nedsenket i membranen, er nært beslektet med myeloperoksidase, som det deler mer enn 40% aminosyresekvenslikhet.

Syntesen skjer i polyribosomer (et sett med ribosomer som er ansvarlig for oversettelsen av det samme proteinet) og blir deretter satt inn i den endoplasmatiske retikulummembranen, hvor den gjennomgår en glykosyleringsprosess.

Når den er syntetisert og glykosylert, blir jodidperoksydase transportert til den apikale polen til tyrocytter (skjoldbruskkjertelceller eller skjoldbruskkjertelceller), der den er i stand til å eksponere det katalytiske sentrum for skjoldbruskens follikulære lumen.

Regulering av uttrykk

Uttrykk for genet som koder for skjoldbruskperoksydase eller jodidperoksidase, kontrolleres av skjoldbrusk-spesifikke transkripsjonsfaktorer som TTF-1, TTF-2 og Pax-8.

De genetiske elementene som gjør det mulig å øke eller styrke ekspresjonen av dette genet hos mennesker er blitt beskrevet i områdene som flankerer 5'-enden derav, vanligvis blant de første 140 baseparene i dette "flankerende" området.

Det er også elementer som undertrykker eller reduserer ekspresjonen av dette proteinet, men i motsetning til "forsterkere" er disse blitt beskrevet nedstrøms for gensekvensen.

Mye av reguleringen av jodidperoksydase-ekspresjon skjer på en vevspesifikk måte, og det avhenger av virkningen av cis-virkende DNA-bindende elementer, slik som transkripsjonsfaktorene TTF-1 og andre.

Struktur

Dette proteinet med enzymatisk aktivitet har omtrent 933 aminosyrerester og en ekstracellulær C-terminal ende på 197 aminosyrer som kommer fra uttrykk for andre genmoduler som koder for andre glykoproteiner.

Molekylvekten er rundt 110 kDa og er en del av gruppen av glykosylerte transmembrane heme-proteiner av type 1, siden den har et glykosylert transmembran-segment og en hem-gruppe på det aktive stedet.

Strukturen til dette proteinet har minst en disulfidbro i det ekstracellulære området som danner en karakteristisk lukket sløyfe som er eksponert på overflaten av tyrocytter.

Egenskaper

Den viktigste fysiologiske funksjonen til jodidperoksydase er relatert til dens deltakelse i syntesen av skjoldbruskkjertelhormon, hvor det katalyserer "jodering" av tyrosinrester av monoiodotyrosin (MIT) og diiodotyrosin (DIT), i tillegg til koblingen av jodotyrosinrester i tyroglobulin.

Hva er syntesen av skjoldbruskkjertelhormon?

For å forstå funksjonen til skjoldbruskperoksydase-enzymet, er det nødvendig å vurdere trinnene i hormonsyntese der det deltar:

1-Det begynner med transport av jodid til skjoldbruskkjertelen og fortsetter med

2-Generering av et oksidasjonsmiddel som hydrogenperoksyd (H2O2)

3-Deretter syntetiseres et reseptorprotein, tyroglobulin

4-Jodidet oksideres til høyere tilstand og deretter

5-jodid binder seg til tyrosinrester som er til stede i tyroglobulin

6-I tyroglobulinjodotyroniner (en type skjoldbruskhormoner) dannes ved kobling av iodotyrosinrester

7-Thyroglobulin lagres og spaltes, da

8-Jod fjernes fra de frie jodotyrosinene og til slutt

9-tyroksin og triiodothyronin frigjøres i blodet; Disse hormonene utøver sine effekter ved å samhandle med sine spesifikke reseptorer, som er lokalisert på kjernemembranen og som er i stand til å samhandle med måls DNA-sekvenser, og fungerer som transkripsjonsfaktorer.

Som det kan trekkes ut fra kunnskapen om funksjonene til de to hormonene i hvis syntese den deltar (T3 og T4), har jodidperoksidase viktige implikasjoner på et fysiologisk nivå.

Mangelen på begge hormonene under utvikling av mennesker gir feil i vekst og mental retardasjon, samt metabolsk ubalanse i voksenlivet.

Beslektede sykdommer

Jodperoxidase er en av de viktigste autoantigenene i skjoldbruskkjertelen hos mennesker og er assosiert med komplement systemmediert cytotoksisitet. Dens funksjon som autoantigen blir fremhevet hos pasienter med autoimmune sykdommer i skjoldbruskkjertelen.

Giktssykdom skyldes for eksempel en mangel på jodinnhold under hormonsyntese i skjoldbruskkjertelen, som igjen har vært relatert til en mangel på jodering av tyroglobulin som et resultat av visse defekter i jodidperoksidase.

Noen karsinomer er preget av å ha endrede jodidperoksidasefunksjoner, det vil si aktivitetsnivåene til dette enzymet er betydelig lavere enn hos ikke-kreftpasienter.

Studier har imidlertid bekreftet at det er et veldig variabelt kjennetegn, som ikke bare er avhengig av pasienten, men av typen kreft og de berørte regionene.

referanser

1. Degroot, LJ, & Niepomniszcze, H. (1977). Biosyntese av skjoldbruskhormon: grunnleggende og kliniske aspekter. Progress in Endocrinology and Metabolism, 26 (6), 665–718.
2. Fragu, P., & Nataf, BM (1976). Menneskelig skjoldbrusk peroxidase aktivitet ved godartede og ondartede skjoldbruskkjertelsykdommer. The Endocrine Society, 45 (5), 1089–1096.
3. Kimura, S., & Ikeda-saito, M. (1988). Menneskelig myeloperoksidase og skjoldbruskperoksidase, to enzymer med separate og distinkte fysiologiske funksjoner, er evolusjonært beslektede medlemmer av samme genfamilie. Proteiner: Struktur, funksjon og bioinformatikk, 3, 113–120.
4. Nagasaka, A., Hidaka, H., & Ishizuki, Y. (1975). Studier av humant jodidperoksidase: dets aktivitet ved forskjellige skjoldbrusk-lidelser. Clinica Chimica Acta, 62, 1–4.
5. Ruf, J., & Carayon, P. (2006). Strukturelle og funksjonelle aspekter ved skjoldbrusk peroxidase. Archives of Biochemistry and Biophysics, 445, 269–277.
6. Ruf, J., Toubert, M., Czarnocka, B., Durand-gorde, M., Ferrand, M., & Carayon, P. (2015). Forholdet mellom immunologisk struktur og biokjemiske egenskaper ved humant skjoldbruskkjertelperoxidase. Endocrine Reviews, 125 (3), 1211–1218.
7. Taurog, A. (1999). Molekylær evolusjon av skjoldbrusk peroxidase. Biochimie, 81, 557–562.
8. Zhang, J., & Lazar, MA (2000). Mekanismen for handling av skjoldbruskhormoner. Annu. Pastor Physiol. , 62 (1), 439-466.