EC No. | EC |
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número CAS | |
Cofactor (es) | Fe o Mn o ( Zn y Cu ) |
IUBMB | Entrada IUBMB |
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IntEnz | Vista IntEnz |
BRENDA | Entrada BRENDA |
KEGG | Entrada KEGG |
MetaCyc | Camino metabólico |
PRIAM | Perfil |
PDB | Estructuras |
IR | AmiGO / EGO |
Las superóxido dismutasas (SOD) son metaloproteínas que también son oxidorreductasas que catalizan la dismutación del anión superóxido O 2• - en oxígeno O 2y peróxido de hidrógeno H 2 O 2 :
2 O 2• - + 2 H + ⟶ O 2+ H 2 O 2.Esta enzima está involucrada en la explosión oxidativa y también es un componente esencial del mecanismo de eliminación de radicales libres . Está presente en casi todos los organismos aeróbicos . Una de las raras excepciones es Lactobacillus plantarum y Lactobacillus relacionado, que no tienen uno y utilizan un mecanismo enzimático alternativo.
Las superóxido dismutasas son metaloproteínas caracterizadas por el metal ( cobre Cu y zinc Zn, manganeso Mn, hierro Fe o níquel Ni) contenido en su sitio activo . Las superóxido dismutasas de cobre-zinc y las superóxido dismutasas de níquel son clases distintas de superóxido dismutasas de hierro y manganeso. De hecho, los dos últimos tienen secuencias de proteínas y estructuras tridimensionales muy similares. Algunas proteínas de esta última familia son cambialistas. Aceptan hierro o manganeso en su sitio activo mientras retienen su actividad enzimática.
La desproporción de superóxido catalizada por SOD se puede escribir usando las dos medias reacciones a continuación:
donde M = Cu ( n = 1), Mn ( n = 2), Fe ( n = 2) o Ni ( n = 2).
Considerando estas ecuaciones, cualquier elemento metálico involucrado en un par redox monoelectrónico, cuyo potencial de oxidación-reducción a pH fisiológico se encuentre entre los potenciales de las reacciones de oxidación (-0,33V, en dióxido ) y reducción (+0, 89V en peróxido de hidrógeno ) superóxido se puede utilizar dentro de un SOD. Aunque estos cationes metálicos (excepto el hierro (II)) no tienen un potencial apropiado en el estado libre, la coordinación de los átomos donantes de ciertas cadenas laterales de la proteína ( es decir , histidina , cisteína , aspartato ) en el centro del metal influye en el potencial redox. del elemento metálico, permitiendo así la catálisis de la reacción de desproporción del superóxido.
En la enzima de cobre y zinc, el zinc no tiene un papel catalítico sino un papel estructural.
La localización en los seres vivos de los diferentes tipos de SOD se analiza en esta sección.
Las bacterias fotosintéticas poseen Fe-SOD citoplásmico. Las bacterias sulfato-reductoras generalmente están dotadas de Fe-SOD periplásmico y superóxido reductasa en el citoplasma. Las bacterias facultativas anaeróbicas o aeróbicas tienen generalmente Fe-SOD diméricas o Mn-SOD. Algunas de estas especies pueden tener ambas proteínas. E. coli , cuando se cultiva en condiciones anaeróbicas, expresa solo Fe-SOD. Por otro lado, en presencia de dioxígeno, se expresan Mn-SOD y Fe-SOD. En las bacterias Gram negativas , la Mn-SOD es inducible y está asociada con el ADN. Fe-SOD es una proteína constitutiva ubicada cerca de la pared celular. Los sitios activos de Mn-SOD y Fe-SOD contienen el mismo tipo de cadenas laterales y tienen casi la misma estructura.
CuZn-SOD también existe en bacterias Gram negativas. Se localiza en el periplasma en forma monomérica o dimérica según la especie. En condiciones de cultivo estándar, CuZn-SOD representa solo del 1 al 5% de la actividad total de SOD. Protegería a las bacterias de los efectos del superóxido exógeno.
El citosol de casi todas las células eucariotas contiene la forma de cobre y zinc de SOD (CuZn-SOD). La enzima Cu-Zn es un homodímero con un peso molecular de 32.500 daltons.
Las dos subunidades interactúan principalmente a través de mecanismos hidrófobos y electrostáticos . Los ligandos de cobre son cuatro cadenas laterales de histidina . Los ligandos de zinc constan de tres cadenas laterales de histidina y una cadena lateral de ácido aspártico. Una particularidad de este conjunto es la existencia de una cadena lateral de histidina que une dos iones metálicos.
Las mitocondrias de las células eucariotas y muchas bacterias contienen SOD de manganeso (Mn-SOD). Los ligandos de manganeso son tres cadenas laterales de histidina, una cadena lateral de aspartato y una molécula de agua o un OH , dependiendo del estado de oxidación del manganeso (respectivamente II y III).
En plantasLas plantas son los únicos eucariotas que tienen los tres tipos de SOD. No se ha observado SOD extracelular de plantas, lo que sugiere que el estrés oxidativo presente en las plantas se genera principalmente durante la fotosíntesis o la respiración. Mn-SOD está presente en la matriz mitocondrial en forma dimérica o tetramérica dependiendo de la especie. Es posible encontrar, dependiendo de la especie, isoformas de Mn-SOD en peroxisoma y glioxisoma. En el citosol está presente una CuZn-SOD dimérica. El tetramérico CuZn-SOD se expresa en el cloroplasto en la mayoría de las especies, aunque en algunos casos el Fe-SOD se expresa allí.
InhumanosHay tres formas de coexistencia de SOD en humanos. Hay dos tipos de CuZn-SOD. El primer tipo (SOD1) es una proteína dimérica que se encuentra en el citoplasma y en el espacio intermembrana mitocondrial. El segundo tipo de CuZn-SOD (SOD3) es una proteína extracelular tetramérica. Esta proteína tiene la capacidad de unirse a la superficie de las membranas celulares o en el colágeno tipo I , protege a las células del estrés oxidativo exógeno. Mn-SOD (SOD2) se encuentra en la matriz mitocondrial pero también en la pared interna de las mitocondrias protegiéndolas del estrés oxidativo generado por toda la cadena involucrada en la respiración celular . Los genes correspondientes a SOD1-3 se encuentran respectivamente en los cromosomas 21, 6 y 4 (21q22.1, 6q25.3 y 4p15.3-p15.1).
El radical - anión superóxido O 2 • - se dismuta espontáneamente en O 2 y H 2 O 2pero, en condiciones fisiológicas, la velocidad de esta reacción bimolecular es baja y la vida del superóxido es lo suficientemente larga como para que pueda oxidar componentes de macromoléculas biológicas ( ácidos nucleicos , proteínas, etc.), o generar otros componentes. . especies reactivas de oxígeno mucho más tóxicos que el propio superóxido (tales como peroxinitrito por reacción con monóxido de nitrógeno o el hidroxilo radical por reacción con H 2 o 2).
La eficacia enzimática de la SOD es, por tanto, un punto fundamental en su acción fisiológica. CuZn-SOD tiene la mayor constante catalítica conocida para una enzima (k cat = ~ 10 9 M -1 s -1 ). La reacción entre CuZn-SOD y el superóxido está limitada solo por la difusión del superóxido al sitio activo de la enzima. Los otros SOD son ligeramente menos eficientes (k cat = ~ 10 8 M -1 s -1 ).
En condiciones normales, la SOD reduce eficazmente la concentración de superóxido en el tejido vivo, lo que limita la toxicidad del superóxido.
La importancia fisiológica de la SOD se ha demostrado con la ayuda de estudios realizados en líneas de ratones modificadas genéticamente en las que uno de los tipos de SOD ha sido inactivado.
Efectos de las mutaciones:
Las mutaciones en CuZnSOD citosólico son las únicas causas conocidas hasta la fecha de esclerosis lateral amiotrófica familiar (FALS) o enfermedad de Charcot . Esta enfermedad neurodegenerativa se caracteriza por la destrucción progresiva de las neuronas motoras y provoca la muerte de los pacientes en promedio cinco años después del inicio de los primeros síntomas.
orgoteína | |
Nombres comerciales |
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Administración | inyección intraarticular, instalación vesical, inyección intracavernosa |
Clase | Medicamentos antiinflamatorios y antirreumáticos, otros medicamentos antiinflamatorios no esteroideos, código ATC M01AX14 |
Otras informaciones | droga huérfana |
Identificación | |
N o CAS | |
N o ECHA | 100,029,936 |
La superóxido dismutasa se induce en diversas patologías asociadas con el estrés oxidativo , incluida la obesidad (durante la juventud).
Dado que la SOD se localiza en el cromosoma 21, su expresión aumenta en la trisomía 21 dando lugar al síndrome de Down . Contrariamente a lo que se ha postulado, la hiperactividad de la SOD en los pacientes no parece causar problemas de salud asociados con el síndrome de Down que involucra a otros genes.
Los usuarios de dispositivos de soldadura por puntos (cada vez más reemplazados por robots-soldadores en la industria de la construcción metálica, automotriz y aeronáutica en particular) no ven disminuir sus niveles de antioxidantes en sangre, pero dentro de sus glóbulos rojos , el nivel de superóxido dismutasa cae -22% (también se ha observado que la glutatión peroxidasa o GPX también desciende, un poco menos: un -12,3%. Se demuestra una correlación significativa con la intensidad Este tipo de campo electromagnético (ELF-MF) podría por tanto degradar la actividad antioxidante de glóbulos rojos y actúan como estrés oxidativo (incluso a los niveles de exposición recomendados).
Un estudio describe un posible uso de CuZn-SOD para reducir el estrés oxidativo en la piel, por ejemplo, para reducir la fibrosis causada por tratamientos de radiación para el cáncer de mama . Sin embargo, este estudio es solo preliminar, debido a las limitaciones del protocolo experimental (sin grupo doble ciego o placebo ).