De katalas är ett oxidoreduktasenzym (H2O2: H2O2 oxidoreduktas) i stor utsträckning i naturen. Katalyserar, i olika vävnader och celltyper, "nedbrytning" -reaktionen av väteperoxid till molekylärt syre och vatten.
De första observationerna av denna typ av enzym går tillbaka till början av 1810-talet, men det var 1901 som Loew insåg att katalas finns i praktiskt taget alla existerande levande organismer och i flera olika celltyper..
Detta enzym, avgörande för upprätthållandet av cellulär integritet och huvudregulatorn för väteperoxidmetabolism, var en grundläggande faktor för att kunna bekräfta att det i naturen finns enzymer som verkar på specifika substrat.
Däggdjur och andra organismer har katalaseenzymer som också kan bete sig som peroxidas, vilket katalyserar redoxreaktioner från olika substrat med väteperoxid..
I de flesta eukaryoter finns katalasenzymer huvudsakligen i subcellulära organeller som kallas "peroxisomer", och hos människor finns det många patologiska tillstånd relaterade till bristen på detta enzym.
Artikelindex
Aktiviteten hos enzymer såsom katalas kan variera avsevärt beroende på vilken typ av vävnad som beaktas. Hos däggdjur är till exempel katalasaktivitet signifikant i både njurar och lever och är mycket lägre i bindväv.
Således är katalas i däggdjur primärt associerat med alla vävnader med signifikant aerob metabolism..
Däggdjur har katalaser i både mitokondrier och peroxisomer, och i båda facken finns enzymer associerade med organella membran. I erytrocyter är katalasaktivitet däremot associerad med ett lösligt enzym (kom ihåg att erytrocyter har få inre organeller).
Katalas är ett enzym med högt omsättningsantal eller katalytisk konstant (det är mycket snabbt och effektivt) och den allmänna reaktionen som det katalyserar är följande:
2H2O2 → 2H2O + O2
I närvaro av låga koncentrationer av väteperoxid beter sig däggdjurs-katalas till exempel som ett oxidas, i stället använder man molekylärt syre (O2) för att oxidera molekyler såsom indol respektive β-fenyletylamin, föregångare till aminosyran tryptofan respektive en neurotransmittor.
Vissa konkurrerande hämmare av katalasaktivitet är för närvarande kända, särskilt natriumazid och 3-aminotriazol. Azid, i sin anjoniska form, är en kraftfull hämmare av andra proteiner med hemgrupper och används för att eliminera eller förhindra tillväxt av mikroorganismer under olika förhållanden..
Hos människor kodas katalas av en 34 kb-gen som har 12 introner och 13 exoner och kodar för ett 526 aminosyraprotein..
De flesta av de katalaser som studerats är tetramera enzymer med en molekylvikt nära 240 kDa (60 kDa för varje underenhet) och varje monomer är associerad med en proteshemin eller ferroprotoporfyringrupp.
Dess struktur består av fyra domäner som består av sekundära strukturer bildade av alfa-helixer och beta-vikta ark, och studier utförda i leverenzym hos människor och nötkreatur har visat att dessa proteiner är bundna till fyra NADPH-molekyler..
Dessa NADPH-molekyler verkar inte vara nödvändiga för den enzymatiska aktiviteten hos katalas (för produktion av vatten och syre från väteperoxid), men de verkar vara relaterade till en minskning av känsligheten för detta enzym för höga koncentrationer av dess toxiska substrat.
Domänerna för varje underenhet i humant katalas är:
-En icke-globulär utsträckt N-terminal arm, som fungerar för stabilisering av den kvartära strukturen
-Ett β-fat med åtta antiparallella β-vikta ark, som bidrar med några av de sidobindande resterna till hemgruppen
-En "kuvert" -domän som omger den yttre domänen, inklusive hemgruppen och slutligen
-En domän med alfa-helixstruktur
De fyra underenheterna, med dessa fyra domäner, är ansvariga för bildandet av en lång kanal vars storlek är avgörande för väteperoxidigenkänningsmekanismen av enzymet (som använder aminosyror som histidin, asparagin, glutamin och asparaginsyra till det).
Enligt vissa författare uppfyller katalas två enzymatiska funktioner:
-Nedbrytning av väteperoxid i vatten och molekylärt syre (som ett specifikt peroxidas).
-Oxidationen av protondonatorer, såsom metanol, etanol, många fenoler och myrsyra, med användning av en mol väteperoxid (som ett ospecifikt peroxidas).
-I erytrocyter verkar den stora mängden katalas spela en viktig roll för att skydda hemoglobin mot oxidationsmedel, såsom väteperoxid, askorbinsyra, metylhydrazin och andra..
Enzymet som finns i dessa celler är ansvarigt för försvaret av andra vävnader med liten katalasaktivitet mot höga koncentrationer av väteperoxid.
-Vissa insekter som bombardierbaggen använder katalas som försvarsmekanism, eftersom de sönderdelar väteperoxid och använder den gasformiga syreprodukten från denna reaktion för att driva utsläpp av vatten och andra kemiska föreningar i form av ånga..
-I växter är katalas (även närvarande i peroxisomer) en av komponenterna i fotorespirationsmekanismen, under vilken fosfoglykolatet som produceras av enzymet RuBisCO används för produktion av 3-fosfoglycerat.
Huvudkällorna för produktion av katalassubstratet, väteperoxid, är reaktioner katalyserade av oxidasenzymer, reaktiva syrearter och vissa tumörceller.
Denna förening är involverad i inflammatoriska processer, i uttrycket av vidhäftande molekyler, i apoptos, i regleringen av blodplättaggregering och i kontrollen av cellproliferation.
När det finns brister i detta enzym, genereras höga koncentrationer av dess substrat, vilket orsakar skador i cellmembranet, defekter i elektrontransport i mitokondrier, i homocysteinmetabolism och i DNA..
Bland sjukdomarna associerade med mutationer i den kodande genen för humant katalas kan följande nämnas:
-Mellitus-diabetes
-Arteriell hypertoni
-Alzheimers
-Vitiligo och andra
Ingen har kommenterat den här artikeln än.