Peroxidáza

Peroxidázy alebo peroxidreduktázy () tvoria veľkú skupinu enzýmov, ktoré majú dôležité úlohy v rôznych biologických procesoch. Sú pomenované podľa svojej schopnosti rozkladať (redukovať) peroxidy. Peroxidázy majú predovšetkým obrannú úlohu alebo sa účastnia biosyntézy (napr. bunkovej steny u rastlín alebo hormónu tyroxínu). Medzi peroxidázy patrí aj kataláza, ktorá je však schopná peroxid vodíka i oxidovať.

Funkcia 
Peroxidázy typicky katalyzujú nasledovnú reakciu:

 ROOR' + \overset{donor \atop elektr\acute{o} nov}{2e^-} + 2H+ ->[\ce{peroxid\acute{a} za}] {ROH} + R'OH

Peroxidázy teda v procese rozkladu peroxidu vodíka oxidujú nejaký substrát. V prípade katalázy je donor elektrónov druhá molekula peroxidu vodíka.

Substrát, aktívne miesto, donor elektrónov 
Pre mnohé peroxidázy je optimálnym substrátom peroxid vodíka, ale niektoré majú vyššiu aktivitu pri rozklade organických hydroperoxidov, napríklad lipoperoxidov. 

Peroxidázy môžu v aktívnom mieste obsahovať hemový kofaktor alebo majú redoxne aktívne cysteínové či selenocysteínové reziduum. Niektoré peroxidázy majú namiesto toho v aktívnom mieste vanád alebo mangán.

Ako donor elektrónov môžu fungovať rôzne látky. Napríklad:

 Chrenová peroxidáza môže použiť mnoho rôznych organických zlúčenín ako donory a akceptory elektrónov. Tento enzým má dobre dostupné aktívne miesto, ktoré je prístupné mnohým zlúčeninám.
 Naproti tomu iné enzýmy, napríklad cytochróm c peroxidáza, majú úzke aktívne miesto, takže sú schopné využiť len málo látok ako donory elektrónov.

U mnohých týchto enzýmov úplne chýba väzbové miesto pre oxidovaný substrát. Dokonca i krátke peptidy (8-12 aminokyselín) kovalentne naviazané na hem, ktoré obsahujú histidín ako proximálny ligand pre hem, vykazujú peroxidázovú aktivitu.

Klasifikácia 
Medzi rodiny peroxidáz patria:

 hemové peroxidázy
 hlavné superrodiny:
 (neživočíšne) hemové peroxidázy (rastlinné, bakteriálne, hubové) - hem sa viaže nekovalentne, ďalej sa delia na tri rodiny
 živočíšne hem-dependentné peroxidázy - hem je kovalentne viazaný
 Dy-P rodina peroxidáz
 katalázy
 niektoré haloperoxidázy
 dihemová cytochróm c peroxidáza
 nehemové peroxidázy
 tiolové (a selenolové):
 glutatiónperoxidáza
 peroxiredoxín
 niektoré haloperoxidázy
 vanádová bromoperoxidáza
 alkylhydroperoxidreduktáza
 mangánová peroxidáza
 NADH peroxidáza

Charakterizácia 
Glutatiónperoxidázová rodina sa skladá z 8 známych ľudských izoforiem. Glutatiónperoxidáza využíva glutatión ako donor elektrónov a je schopná pôsobiť na peroxid vodíka i organické hydroperoxidy. Bolo ukázané, že Gpx1,Gpx2, Gpx3 a Gpx4 sú enzýmy obsahujúce selén, zatiaľ čo Gpx6 je u ľudí selenoproteín a u hlodavcov sa nachádza ako homológ bohatý na cysteín. Gpx5 neobsahuje selenocysteín, ale cysteín.

Amyloid beta po naviazaní na hem takisto vykazuje peroxidázovú aktivitu.

Typickou skupinou peroxidáz sú haloperoxidázy. Táto skupina je schopná reagovať s halogenidmi a i prírodnými organohalogenidmi.

Väčšinu aminokyselinových sekvencií peroxidáz je možné nájsť v databáze PeroxiBase.

Rezistencia na patogény 
Aj keď presný mechanizmus zatiaľ nie je známy, peroxidázy majú úlohu v posilňovaní obranyschopnosti rastlín voči patogénom. Mnohé druhy Solanaceae, hlavne Solanum melongena (baklažán) a Capsicum chinense (paprika čínska), používajú guajakol a enzým guajakolperoxidázu na obranu voči bakteriálnym parazitom, ako je napríklad Ralstonia solanacearum – expresia génu tohto enzýmu začína už minúty po napadnutí baktériou.

Použitie 
Peroxidázy možno použiť na čistenie odpadových vôd. Je tak možné odstrániť napríklad fenoly, ktoré patria medzi významné polutanty, pomocou enzýmom katalyzovanej polymerizácie za použitia chrenovej peroxidázy alebo peroxidázy zo zemiakov či iných. Fenoly sa oxidujú na fenoxy radikály, ktoré potom reagujú za vzniku oligomérov a polymérov, ktoré sú menej toxické než samotné fenoly. Takisto je možné použiť peroxidázy na premenu toxických látok na menej škodlivé látky.

Prebieha i výskum použitia peroxidáz v rôznych výrobných procesoch, napríklad na výrobu adhezív, počítačových čipov, súčiastok na výrobu áut a obloženie bubna či plechoviek. Iné štúdie ukázali, že peroxidázy možno použiť na polymerizáciu anilínov a fenolov v organických rozpúšťadlách.

Použitie peroxidáz na asymetrickú syntézu chirálnych sulfoxidov bolo takisto preskúmané.

Peroxidázy sa niekedy používajú ako histologické markery.

Referencie

Pozri aj 

 Askorbátperoxidáza
 Chloridperoxidáza
 Cytochróm c peroxidáza
 Haloperoxidáza
 Hemoproteín
 Imunoperoxidáza
 Laktoperoxidáza
 Myeloperoxidáza
 Tyroidperoxidáza

Zdroj 

Hemoproteíny
Oxidoreduktázy