Cielená oxidácia riadi funkcie buniek
Peroxid vodíka reguluje aktivitu zápalového transkripčného faktora.
Zverejnené: 5. januára 2015, 12:48 hod
HEIDELBERG. Peroxid vodíka nie je len metabolický produkt, ktorý môže oxidáciou poškodiť komponenty buniek.
Vedci zistili, ako malá molekula v bunke tiež špecificky prenáša signály: Niektoré enzýmy (peroxiredoxíny) zachytávajú voľný peroxid vodíka a používajú ho na oxidáciu iných proteínov, ako uvádza Nemecké centrum pre výskum rakoviny.
Týmto spôsobom peroxid vodíka reguluje aktivitu transkripčného faktora podporujúceho zápal a tým riadi dôležité bunkové funkcie (Nature Chemical Biology 2015, 11: 64-70).
V komunikácii je vysvetlený peroxid vodíka v tele, okrem iného ako metabolický produkt bunkového dýchania. Patrí do skupiny druhov reaktívneho kyslíka (ROS), ktoré majú povesť poškodzujúcich buniek a ich zložiek.
Hovorí sa o nich, že sú zodpovedné za vznik rakoviny, degeneratívnych chorôb či dokonca starnutia. Bunky tela obsahujú veľké množstvo enzýmov degradujúcich peroxid vodíka, takzvaných peroxiredoxínov - ako ochrana pred údajne nebezpečným peroxidom vodíka sa predtým predpokladalo.
Potom sa však ukázalo, že peroxid vodíka často vôbec nie je nežiaducim vedľajším produktom, ale skôr látkou prenášajúcou látky, ktorá pomáha určovať reakciu buniek tela na signály, ako sú hormóny alebo rastové faktory.
Vysiela signály oxidáciou určitých proteínov v určitých bodoch a tým ich buď zapínaním, alebo vypínaním. Teraz sa po prvýkrát ukázalo, ako tento prenos signálu funguje prostredníctvom cielenej oxidácie v ľudských bunkách na molekulárnej úrovni.
Mechanizmus bol dlho záhadou
Vedci tento mechanizmus dlho považovali za záhadu: molekula prenášajúca signál musí mať špecifický účinok. Ako môže peroxid vodíka, ťažko väčší ako molekula vody, cielene oxidovať určité bielkoviny, zatiaľ čo ostatné zostáva úplne nedotknuté?
A prečo relatívne malé množstvá peroxidu vodíka produkované ako signálna látka nie sú okamžite zachytené peroxiredoxínmi predtým, ako peroxid vodíka môže reagovať s cieľovými proteínmi?
Peroxid vodíka je zachytený peroxiredoxínmi ihneď po jeho vzniku. Peroxiredoxíny ho používajú na oxidáciu iných bielkovín. Pracujú teda ako lapače molekúl peroxidu vodíka, aby ich nasmerovali na konkrétne ciele.
Na rozdiel od molekuly peroxidu vodíka môžu peroxiredoxíny špecificky interagovať s inými proteínmi. Týmto spôsobom sú schopní cielene oxidovať ďalšie proteíny a tým riadiť ich funkciu. Oxidačná zmena v cieľových proteínoch je dočasná a nespôsobuje žiadne škody.
Vedci identifikovali transkripčný faktor STAT3 ako cieľový proteín peroxiredoxínu, ktorý riadi zápalové procesy a môže podporovať rozvoj nádorov. Peroxiredoxín prenáša oxidačný účinok peroxidu vodíka na STAT3. Oxidačný stav STAT3 určuje, ako efektívne transkripčný faktor riadi aktivitu génu.
Je možné vylúčiť priamu a spontánnu oxidáciu STAT3 voľným peroxidom vodíka. Nádorové bunky ho produkujú viac a využívajú oxidačné signály viac ako normálne bunky. Preto je možné týmto spôsobom zasahovať do rakovinových oxidačných signálov, teda do komunikácie. (príliv)