JODPEROXIDAS: EGENSKAPER, STRUKTUR, FUNKTIONER - BIOLOGI - 2025

Den tyroideaperoxidas eller sköldkörtel peroxidas (TPO) är en hemo-glykoprotein som tillhör familjen av däggdjurs peroxidaser (såsom myeloperoxidas, laktoperoxidas och andra) involverade i syntesvägen av sköldkörtelhormon.

Dess huvudfunktion är "jodering" av tyrosinrester i tyroglobulin och bildningen av 3-3'-5-triiodotyronin (T3) och tyroxin (T4) genom en "kopplingsreaktion". intramolekylärt av joderade tyrosiner.

Schema för biosyntesvägen för sköldkörtelhormonet, där jodperoxidas (vid oxidation av jodid till jod) deltar (Källa: Mikael Häggström via Wikimedia Commons)

Triiodothyronine och tyroxin är två hormoner som produceras av sköldkörteln som har väsentliga funktioner för däggdjursutveckling, differentiering och metabolism. Dess verkningsmekanism beror på interaktion mellan dess nukleära receptorer med specifika gensekvenser av dess målgener.

Förekomsten av enzymjodidperoxidas bekräftades på 1960-talet av olika författare och nu har betydande framsteg gjorts när det gäller att bestämma dess struktur, dess funktioner och egenskaperna hos genen som kodar för den. i olika organismer.

I mycket av litteraturen som är relaterad till detta enzym är det känt som det mikrosomala "autoantigenet" och är associerat med vissa autoimmuna sköldkörtelsjukdomar.

Tack vare dess immunogena egenskaper är detta enzym ett mål eller målmolekyl för antikropparna som finns i serum hos många patienter med sköldkörtelpatologier och dess defekter kan leda till hormonbrister som kan vara patofysiologiskt viktiga.

egenskaper

Jodperoxidas kodas av en gen lokaliserad på kromosom 2 hos människor, som mäter mer än 150 kbp och består av 17 exoner och 16 introner.

Detta transmembranprotein, med ett enda segment nedsänkt i membranet, är nära besläktat med myeloperoxidas, med vilket det delar mer än 40% aminosyrasekvenslikhet.

Syntesen sker i polyribosomer (en uppsättning ribosomer som är ansvarig för översättningen av samma protein) och sättes sedan in i det endoplasmiska retikulummembranet, där det genomgår en glykosyleringsprocess.

När den är syntetiserad och glykosylerad transporteras jodidperoxidas till den apikala polen av tyrocyter (sköldkörtelceller eller sköldkörtelceller), där den kan exponera sitt katalytiska centrum för sköldkörtelens follikulära lumen.

Reglering av uttrycket

Expression av genen som kodar för sköldkörtelperoxidas eller jodidperoxidas kontrolleras av sköldkörtel-specifika transkriptionsfaktorer såsom TTF-1, TTF-2 och Pax-8.

De genetiska elementen som gör det möjligt att öka eller förbättra uttrycket av denna gen hos människor har beskrivits i regionerna som flankerar 5'-änden därav, vanligtvis bland de första 140 basparen i denna "flankerande" region.

Det finns också element som undertrycker eller minskar uttrycket av detta protein, men till skillnad från "förstärkare" har dessa beskrivits nedströms om gensekvensen.

Mycket av regleringen av jodidperoxidasgenuttryck sker på vävnadsspecifikt sätt och det beror på verkan av cisverkande DNA-bindande element, såsom transkriptionsfaktorerna TTF-1 och andra.

Strukturera

Detta protein med enzymatisk aktivitet har cirka 933 aminosyrarester och en extracellulär C-terminal ände på 197 aminosyror lång som kommer från uttrycket av andra genmoduler som kodar för andra glykoproteiner.

Dess molekylvikt är cirka 110 kDa och är en del av gruppen av glykosylerade transmembrane heme-proteiner av typ 1, eftersom det har ett glykosylerat transmembransegment och en hemgrupp på sitt aktiva ställe.

Strukturen för detta protein har minst en disulfidbrygga i det extracellulära området som bildar en karakteristisk sluten slinga som är exponerad på ytan av tyrocyter.

Funktioner

Den huvudsakliga fysiologiska funktionen av jodidperoxidas är relaterad till dess deltagande i syntesen av sköldkörtelhormon, där det katalyserar "jodering" av tyrosinrester av monoiodotyrosin (MIT) och diiodotyrosin (DIT), utöver kopplingen av jodotyrosinrester i tyroglobulin.

Vad är syntesen av sköldkörtelhormon?

För att förstå funktionen hos sköldkörtelperoxidas-enzymet är det nödvändigt att överväga stegen i hormonsyntes där det deltar:

1-Det börjar med transport av jodid till sköldkörteln och fortsätter med

2-Generering av ett oxidationsmedel såsom väteperoxid (H2O2)

3-Därefter syntetiseras ett receptorprotein, tyroglobulin

4-Jodiden oxideras till ett högre valensstillstånd och sedan

5-jodid binder till tyrosinrester som finns i tyroglobulin

6-I tyroglobulinjodotyroniner (en typ av sköldkörtelhormoner) bildas genom koppling av jodotyrosinrester

7-tyroglobulin lagras och klyvs sedan

8-Joden avlägsnas från de fria jodotyrosinerna och slutligen

9-tyroxin och triiodtyronin frigörs i blodet; Dessa hormoner utövar sina effekter genom att interagera med sina specifika receptorer, som är belägna på kärnmembranet och som kan interagera med måls DNA-sekvenser, och fungerar som transkriptionsfaktorer.

Som man kan dra slutsatsen från kunskapen om funktionerna hos de två hormonerna i vars syntes den deltar (T3 och T4) har jodidperoxidas viktiga konsekvenser på fysiologisk nivå.

Bristen på båda hormonerna under mänsklig utveckling ger defekter i tillväxt och mental retardering, liksom metabolisk obalans i vuxenlivet.

Relaterade sjukdomar

Jodperoxidas är en av de viktigaste autoantigenerna för sköldkörteln hos människor och är associerad med komplementsystemmedierad cytotoxicitet. Dess funktion som autoantigen markeras hos patienter med autoimmuna sjukdomar i sköldkörteln.

Giktsjukdom, till exempel, beror på en brist i jodinnehåll under hormonsyntes i sköldkörteln, som i sin tur har varit relaterad till en brist på jodering av tyroglobulin till följd av vissa defekter i jodidperoxidas.

Vissa karcinom kännetecknas av förändrade jodidperoxidasfunktioner, det vill säga aktivitetsnivåerna för detta enzym är betydligt lägre än hos patienter som inte är cancer.

Studier har emellertid bekräftat att det är ett mycket varierande kännetecken, som inte bara beror på patienten, utan av typen av cancer och de drabbade regionerna.

referenser

1. Degroot, LJ, & Niepomniszcze, H. (1977). Biosyntes av sköldkörtelhormon: grundläggande och kliniska aspekter. Framsteg inom endokrinologi och metabolism, 26 (6), 665–718.
2. Fragu, P., & Nataf, BM (1976). Mänsklig sköldkörtelperoxidasaktivitet vid godartade och maligna sköldkörtelskador. The Endocrine Society, 45 (5), 1089–1096.
3. Kimura, S., & Ikeda-saito, M. (1988). Mänskligt myeloperoxidas och sköldkörtelperoxidas, två enzymer med separata och distinkta fysiologiska funktioner, är evolutionärt besläktade medlemmar av samma genfamilj. Proteiner: Struktur, funktion och bioinformatik, 3, 113–120.
4. Nagasaka, A., Hidaka, H., & Ishizuki, Y. (1975). Studier av humant jodidperoxidas: dess aktivitet vid olika sköldkörtelsjukdomar. Clinica Chimica Acta, 62, 1–4.
5. Ruf, J., & Carayon, P. (2006). Strukturella och funktionella aspekter av sköldkörtelperoxidas. Arkiv för biokemi och biofysik, 445, 269–277.
6. Ruf, J., Toubert, M., Czarnocka, B., Durand-gorde, M., Ferrand, M., & Carayon, P. (2015). Förhållandet mellan immunologisk struktur och biokemiska egenskaper hos humant sköldkörtelperoxidas. Endocrine Reviews, 125 (3), 1211–1218.
7. Taurog, A. (1999). Molekylär utveckling av sköldkörtelperoxidas. Biochimie, 81, 557–562.
8. Zhang, J., & Lazar, MA (2000). Mekanismen för handling av sköldkörtelhormoner. Annu. Pastor Physiol. 62 (1), 439-466.