De myeloperoxidase is een hemoproteïne met oxidoreductase-enzymactiviteit dat in andere cellen dan het immuunsysteem functioneert om binnendringende micro-organismen en andere cellulaire processen te bestrijden.
Dit lysosomale peroxidase wordt aangetroffen in granulocyten en monocyten van zoogdieren en oefent functies uit in het waterstofperoxide-afhankelijke microbicide systeem van neutrofielen, dat deel uitmaakt van de componenten van de aangeboren immuunrespons.
Vertegenwoordiging van de structuur van het myeloperoxidase-enzym (Bron: Jawahar Swaminathan en MSD-personeel van het European Bioinformatics Institute via Wikimedia Commons)
Het werd voor het eerst beschreven door Agner, die de oorspronkelijke term "groene peroxidase" bedacht, omdat het een enzym is met een karakteristieke groene kleur.
Enige tijd later werd de naam veranderd in myeloperoxidase, aangezien het een enzym is dat kenmerkend is voor de cellen die behoren tot de myeloïde lijnen van het beenmerg en aanwezig is in verschillende bindweefsels van het lichaam van sommige dieren.
Naast hun functies in het immuunsysteem om binnendringende micro-organismen te bestrijden, veroorzaken de producten van reacties die door myeloperoxidase worden gekatalyseerd, weefselschade tijdens verschillende ontstekingsreacties.
Zijn activiteit is ook gerelateerd aan de evolutie van sommige cardiovasculaire ziekten en tijdens de initiatie-, voortplantings- en complicatiefasen van atherosclerotische processen, die wordt benut voor de diagnose en therapeutische interventie van deze pathologieën.
kenmerken
De katalytische functie van myeloperoxidase is gebaseerd op de oxidatie van twee elektronen van het Cl-ion om de vorming van HOCl of hypochloorzuur te bewerkstelligen dat, wanneer het wordt ingenomen door levende organismen, giftig is en zelfs dodelijk kan zijn.
Dit enzym is vooral overvloedig aanwezig in de primaire azurofiele korrels in het cytoplasma van polymorfonucleaire leukocyten, waar het meer dan 3% van het gewicht van deze cellen uitmaakt. Het wordt ook aangetroffen in menselijke monocyten, maar niet in weefselmacrofagen.
Myeloperoxidase wordt gecodeerd door een gen van 2.200 basenparen (2.2 kb), dat verantwoordelijk is voor de synthese van een precursorpeptide van 745 aminozuren.
Bij mensen bevindt dit gen zich op chromosoom 17, in het gebied 12-23 van de lange arm, en bevat het 12 exons en 11 introns.
De synthese van dit eiwit vindt plaats in de promyelocytische fase van de differentiatie van cellen van de myeloïde lijn en de posttranslationele verwerking vindt plaats tussen het endoplasmatisch reticulum, het Golgi-complex en het plasmamembraan.
De opname van de heemprothetische groep vindt plaats onafhankelijk van de posttranslationele verwerking van het inactieve precursoreiwit.
Structuur
Myeloperoxidase wordt gesynthetiseerd als een geglycosyleerd voorlopereiwit (met koolhydraatporties) van ongeveer 90 kDa. Dit wordt vervolgens gesplitst om twee ketens te vormen: een zware (55-60 kDa) en een lichte (10-15 kDa).
Het rijpe eiwit is samengesteld uit twee zware en twee lichte ketens, die een tetrameer van 120-160 kDa vormen, met twee identieke prothetische groepen in elk tetrameer.
De zware keten is 467 aminozuren lang en bevindt zich aan het C-uiteinde van eiwitten, terwijl de lichte keten uit 108 residuen bestaat.
In polymorfonucleaire leukocyten zijn ten minste drie isovormen van dit enzym beschreven, bekend als I, II en III, en in HL-60 promyelocytische tumorcellen (voorlopercellen) zijn er vier beschreven, genaamd IA, IB, II en III.
Polymorfonucleaire type I, II en III myeloperoxidasen hebben molecuulgewichten van respectievelijk 120, 115 en 110 kDa, en hun aminozuursamenstelling varieert niet aanzienlijk. Ze bevatten een hoog gehalte aan aspartaat-, glutamaat-, leucine- en prolineresiduen, evenals de aminosuiker N-acetylglucosamine in het saccharidegedeelte.
De prothetische groep van deze enzymen bevat ijzeratomen en het gehalte aan dit metaal varieert afhankelijk van de onderzochte diersoort. Aangenomen wordt dat deze groep covalent gehecht is aan de zware subeenheden van de structuur, wat belangrijk is voor enzymatische activiteit.
Kenmerken
Myeloperoxidase maakt deel uit van wat bekend staat als het "myeloperoxidase-systeem" en werkt tijdens fagocytose van binnendringende micro-organismen, die gepaard gaat met verschillende oxidatieve reacties, aangezien het deel uitmaakt van fagocytische vacuolen.
Dit myeloperoxidase-systeem is betrokken bij de eliminatie van bacteriën, virussen, parasieten en schimmels.
De componenten van het systeem zijn het enzym myeloperoxidase, waterstofperoxide en een oxideerbare factor zoals een halogenide. Waterstofperoxide wordt tijdens de ademhaling geproduceerd door tussenliggende superoxide-anionen.
Dit peroxide is in staat om te reageren met myeloperoxidase om zo wat bekend staat als verbinding I te vormen, die verschillende halogeniden kan "aanvallen". Wanneer verbinding I reageert met andere elektronendonormoleculen, wordt het verbinding II, maar verbinding II kan niet reageren met halogeniden.
De halogeniden die verbinding I gebruikt, kunnen chloriden, bromiden, jodiden en het pseudohalogenidethiocyanaat zijn; de meest voorkomende bij deze enzymen, volgens in vivo experimenten, zijn de chloriden die, eenmaal verwerkt door myeloperoxidase, worden omgezet in hypochloorzuur en andere derivaten, die krachtige "germicide" moleculen zijn.
Andere reacties die door hetzelfde enzym worden gekatalyseerd, produceren vrije hydroxylradicalen, 'singlet'-zuurstofatomen, die niets meer zijn dan zuurstofatomen in een aangeslagen toestand, en ozon (O3), allemaal met bacteriedodende werking.
Bij de ontwikkeling van ziekten
Het myeloperoxidase-enzym is betrokken bij de bevordering en verspreiding van atherosclerose, aangezien het het oxidatieve potentieel van waterstofperoxide versterkt door krachtige oxidanten te produceren die verschillende fenolische verbindingen kunnen beïnvloeden.
Deze reactieve soorten zijn betrokken bij het verschijnen van weefselletsels die optreden tijdens een breed scala aan ontstekingsaandoeningen.
De toename van de systemische niveaus van dit enzym wordt gebruikt als een diagnostische marker voor het bestaan van coronaire hartziekten en andere belangrijke hartaandoeningen.
Naast de relatie met sommige hartaandoeningen, vertalen defecten in myeloperoxidase zich ook in immuunpathologische aandoeningen, aangezien defecten in de bacteriedodende activiteit kunnen leiden tot gevaarlijke en acute systemische infecties.
Referenties
- Kimura, S., en Ikeda-saito, M. (1988). Humaan myeloperoxidase en schildklierperoxidase, twee enzymen met afzonderlijke en verschillende fysiologische functies, zijn evolutionair verwante leden van dezelfde genfamilie. Eiwitten: structuur, functie en bio-informatica, 3, 113–120.
- Klebanoff, SJ (1999). Myeloperoxidase. Phagocyte Antimicrobial Systems, 111 (5), 383-389.
- Klebanoff, SJ (2005). Myeloperoxidase: vriend en vijand. Journal of Leukocyte Biology, 77, 598-625.
- Koeffler, P., Ranyard, J., & Pertcheck, M. (1985). Myeloperoxidase: de structuur en expressie ervan tijdens myeloïde differentiatie. Blood, 65 (2), 484-491.
- Nicholls, SJ, Hazen, SL, Nicholls, SJ en Hazen, SL (2005). Myeloperoxidase en cardiovasculaire aandoeningen. Arteriosclerose, trombose en vasculaire biologie, 25, 1102-1111.
- Tobler, A., & Koefter, HP (1991). Myeloperoxidase: lokalisatie, structuur en functie. In Blood Cell Biochemistry (pp. 255-288). New York: Plenum Press.