https://en.wikipedia.org/wiki/Reactive_oxygen_species
Reaktive iltarter ( ROS ) er stærkt reaktive kemiske molekyler dannet på grund af elektronens acceptabilitet af O 2 . Eksempler på ROS inkluderer peroxider , superoxid , hydroxylradikal , singlet oxygen , [3] og alfa-oxygen .
Reduktionen af molekylært oxygen (O 2 ) frembringer superoxid ( • O–
2), som er forløberen for de fleste andre reaktive iltarter: [4]
- O 2 + e – → • O–
2
Adskillelse af superoxid producerer hydrogenperoxid (H 2 O 2 ): [4]
- 2 H + + • O–
2+ • O–
2→ H 2 O 2 + O 2
Hydrogenperoxid kan igen reduceres delvist og danner således hydroxidion og hydroxylradikal ( • OH) eller reduceres fuldstændigt til vand: [4]
- H 2 O 2 + e – → HO – + • OH
- 2 H + + 2 e – + H 2 O 2 → 2 H 2 O
I en biologisk sammenhæng dannes ROS som et naturligt biprodukt af den normale aerobe metabolisme af ilt og har vigtige roller i cellesignalering og homeostase . [5] [6] ROS er iboende for cellulær funktion og er til stede på lave og stationære niveauer i normale celler. I grøntsager er ROS involveret i metaboliske processer relateret til fotobeskyttelse og tolerance over for forskellige typer stress. [7]Imidlertid kan ROS forårsage irreversibel skade på DNA, da de oxiderer og ændrer nogle cellulære komponenter og forhindrer dem i at udføre deres oprindelige funktioner. Dette antyder, at ROS har en dobbelt rolle, uanset om de vil fungere som skadelige, beskyttende eller signalfaktorer, afhænger af balancen mellem ROS-produktion og bortskaffelse på det rigtige tidspunkt og sted. [8] Med andre ord kan iltoksicitet opstå både ved ukontrolleret produktion og fra ineffektiv eliminering af ROS fra antioxidantsystemet. I tider med miljømæssig stress (f.eks. UV- eller varmeeksponering) kan ROS-niveauerne stige dramatisk. [5] Dette kan resultere i betydelig skade på cellestrukturer. Kumulativt er dette kendt som oxidativ stress. Produktionen af ROS er stærkt påvirket af stressfaktorresponser i planter, disse faktorer, der øger ROS-produktionen, inkluderer tørke, saltholdighed, nedkøling, forsvar af patogener, næringsstofmangel, metaltoksicitet og UV-B- stråling. ROS genereres også af eksogene kilder såsom ioniserende stråling [9], der genererer irreversible effekter i udviklingen af væv hos både dyr og planter. [10]
Endogene kilder
ROS produceres af biokemiske reaktioner, der forekommer under respirationsprocesser og fotosyntese i organeller såsom mitokondrier , peroxisomer og kloroplaster . [8] [11] [12] [13] Under respirationsprocessen omdanner mitokondrier energi til cellen til en anvendelig form, adenosintrifosfat (ATP). Processen med ATP-produktion i mitokondrier, kaldet oxidativ fosforylering , involverer transport af protoner (hydrogenioner) over den indre mitokondrie membran ved hjælp af elektrontransportkæden. I elektrontransportkæden, elektroner ledes gennem en serie af proteiner via oxidations-reduktionsreaktioner, med hver acceptor protein langs kæden har en større reduktionspotentiale end den foregående. Den sidste destination for en elektron langs denne kæde er et iltmolekyle. Under normale forhold reduceres iltet for at producere vand; 0,1-2% af elektroner, der passerer gennem kæden (dette antal stammer fra undersøgelser i isolerede mitokondrier, skønt ilt imidlertid i stedet for tidligt og ufuldstændigt reduceres ilt for at give den superoxidradikal ( • O–
2), mest veldokumenteret til kompleks I og kompleks III . [14]
En anden kilde til ROS-produktion i dyreceller er elektronoverførselsreaktioner katalyseret af mitokondrie P450- systemerne i steroidogent væv. [15] Disse P450-systemer er afhængige af overførslen af elektroner fra NADPH til P450. Under denne proces, nogle elektroner "lække" og reagerer med O 2 producerende superoxid. For at klare denne naturlige kilde til ROS har steroidogene væv, æggestokke og testis en stor koncentration af antioxidanter såsom C-vitamin (ascorbat) og β-caroten og antioxidanter. [16]
Hvis der er for meget skade i mitokondrier, gennemgår en celle apoptose eller programmeret celledød. [17] [18]
Derudover produceres ROS i immuncellsignalering via NOX- stien. Fagocytiske celler såsom neutrofiler , eosinofiler og mononukleære fagocytter producerer ROS, når de stimuleres. [19] [20]
I chloroplaster , de carboxylering og iltning katalyseret af rubisco sikre, at driften af elektrontransportkæden (ETC) forekommer i et miljø rigt på O 2 . Lækage af elektroner i ETC vil uundgåeligt producere ROS i kloroplasterne. [8] Indtil for nylig blev ETC i fotosystem I (PSI) antaget at være den eneste kilde til ROS i kloroplaster. Ifølge Huang et al. [21] strømmen af elektroner fra de ophidsede reaktionscentre er rettet mod NADP, og disse reduceres til NADPH, og derefter går de ind i Calvin-cyklussen og reducerer den endelige elektronacceptor, CO 2. I tilfælde, hvor der er en ETC overbelastning, er en del af elektronstrøm omdirigeres fra ferredoxin til O 2 , der danner superoxid frit radikal (ved Mehler reaktion ). Desuden elektron lækage til O 2 kan også forekomme fra 2Fe-2S og 4Fe-4S klynger i PSI ETC. Imidlertid PSII tilvejebringer også elektron lækage steder (QA, QB) for O 2 producerende O 2 -. [22] [23] Nylige data antyder, at O 2 – er genereret fra PSII, i stedet for PSI; QB vises som placeringen for generering af O 2 • -. [22]
Eksogene kilder
Dannelsen af ROS kan stimuleres af en række stoffer, såsom forurenende stoffer, tungmetaller , [2] tobak , røg, stoffer, fremmedhad eller stråling. I planter kan, ud over virkningen af tørre abiotiske faktorer , høj temperatur, interaktion med andre levende væsener påvirke produktionen af ROS.
Ioniserende stråling kan generere skadelige mellemprodukter gennem interaktionen med vand, en proces kaldet radiolysis . Da vand udgør 55–60% af den menneskelige krop, er sandsynligheden for radiolysis ret høj under tilstedeværelsen af ioniserende stråling. I processen mister vand en elektron og bliver meget reaktiv. Derefter gennem en tretrins kædereaktion, er vand successivt omdannes til hydroxylradikal ( • OH), hydrogenperoxid (H 2 O 2 ), superoxidradikal ( • O–
2og i sidste ende ilt (O 2 ).
Den Hydroxylradikalet er yderst reaktivt og umiddelbart fjerner elektroner fra enhver molekyle på sin vej, vender dette molekyle til en fri radikal og dermed formerings en kædereaktion. Imidlertid er hydrogenperoxid faktisk mere skadeligt for DNA end hydroxylradikalen, da den lavere reaktivitet af hydrogenperoxid giver tilstrækkelig tid til, at molekylet bevæger sig ind i cellekernen og derefter reagerer med makromolekyler såsom DNA. citat nødvendigt ]
I planter sker produktionen af ROS under begivenheder med abiotisk stress, der fører til en reduktion eller afbrydelse af metabolisk aktivitet. For eksempel er stigningen i temperatur, tørke faktorer, der begrænser tilgængeligheden af CO 2 på grund af stomatal lukning, hvilket øger produktionen af ROS, såsom O 2 · – og 1 O 2 i kloroplaster. [24] [25] Produktionen af 1 O 2 i kloroplaster kan forårsage omprogrammering af ekspressionen af kernegener, der fører til klorose og programmeret celledød . [25] I tilfælde af biotisk stress opstår oprindelsen af ROS hurtigt og svagt i starten og bliver derefter mere solid og varig. [26] Den første fase af ROS-akkumulering er forbundet med planteinfektion og er sandsynligvis uafhængig af syntesen af nye ROS-genererende enzymer . Den anden fase af ROS-akkumulering er imidlertid kun forbundet med infektion med ikke-virulente patogener og er et induceret respons afhængigt af øgede mRNA- transkriptionskodende enzymer.
Antioxidant enzymer
Superoxid-dismutase
Superoxiddismutaser (SOD) er en klasse af enzymer, der katalyserer dismutationen af superoxid til ilt og hydrogenperoxid. Som sådan er de et vigtigt antioxidantforsvar i næsten alle celler, der udsættes for ilt. Hos pattedyr og de fleste akkordater er der tre former for superoxiddismutase til stede. SOD1 er primært placeret i cytoplasma, SOD2 i mitokondrier og SOD3 er ekstracellulær. Den første er en dimer (består af to enheder), mens de andre er tetramerer (fire underenheder). SOD1 og SOD3 indeholder kobber- og zinkioner, mens SOD2 har en manganion i sit reaktive centrum. Genene er placeret på henholdsvis kromosomer 21, 6 og 4 (21q22.1, 6q25.3 og 4p15.3-p15.1).
Den SOD-katalyserede dismutation af superoxid kan skrives med følgende halvreaktioner:
- M ( n +1) + – SOD + O–
2→ M n + – SOD + O 2 - M n + – SOD + O–
2+ 2H + → M ( n + 1) + – SOD + H 2 O 2 .
hvor M = Cu ( n = 1); Mn ( n = 2); Fe ( n = 2); Ni ( n = 2). I denne reaktion svinger oxidationstilstanden af metalkationen mellem n og n + 1.
Catalase , som er koncentreret i peroxisomer placeret ved siden af mitokondrier, reagerer med hydrogenperoxidet for at katalysere dannelsen af vand og ilt. Glutathionperoxidase reducerer hydrogenperoxid ved at overføre energien fra de reaktive peroxider til et meget lille svovlholdigt protein kaldet glutathion . Svovlet indeholdt i disse enzymer fungerer som det reaktive centrum, der bærer reaktive elektroner fra peroxidet til glutathionet. Peroxiredoxins også nedbrydes H 2 O 2 , inden mitokondrierne, cytosolen, og kernen.
- 2H 2 O 2 → 2 H 2 O + O 2 (katalase)
- 2GSH + H 2 O 2 → GS-SG + 2H 2 O (glutathionperoxidase)
Singlet ilt
En anden type reaktive iltarter er singletoxygen ( 1 O 2 ), som fx produceres som biprodukt af fotosyntese i planter. I nærvær af lys og ilt kan fotosensibilisatorer såsom klorofyl omdanne triplet ( 3 O 2 ) til singletilt: [27]
- {\ displaystyle {\ ce {^ 3O2 -> [{\ ce {light}}] [{\ ce {photosensitizer}}] ^ 1O2}}}
![{\ displaystyle {\ ce {^ 3O2 -> [{\ ce {light}}] [{\ ce {photosensitizer}}] ^ 1O2}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0a62c29558574cf534f0eaf188595d3f3c8bb29b)
Singlet-ilt er meget reaktivt, især med organiske forbindelser, der indeholder dobbeltbindinger. Den resulterende skade forårsaget af singlet oxygen reducerer den fotosyntetiske effektivitet af kloroplaster . I planter, der udsættes for overskydende lys, kan den øgede produktion af singletilt resultere i celledød. [27] Forskellige stoffer såsom carotenoider , tocopheroler og plastoquinoner indeholdt i kloroplaster slukker singlet ilt og beskytter mod dets toksiske virkninger. Ud over direkte toksicitet virker singlet oxygen et signalmolekyle . [27] Oxiderede produkter af β-caroten, der hidrører fra tilstedeværelsen af singlet oxygen, fungerer somanden budbringere, der enten kan beskytte mod singlet oxygeninduceret toksicitet eller indlede programmeret celledød. Niveauer af jasmonat spiller en nøglerolle i beslutningen mellem celleakklimatisering eller celledød som reaktion på forhøjede niveauer af denne reaktive iltart. [27]
Skadelige effekter
Virkninger af ROS på cellemetabolisme er veldokumenteret i en række arter. [2] Disse inkluderer ikke kun roller i apoptose (programmeret celledød), men også positive effekter såsom induktion af værtsforsvar [28] [29] gener og mobilisering af iontransportsystemer. citation needed ] Dette implicerer dem i kontrol med cellulær funktion. Især blodplader involveret i sår reparation og blod homeostase til frigivelse ROS rekruttere yderligere blodplader til steder med skade . Disse giver også et link til det adaptive immunsystemvia rekruttering af leukocytter . citat nødvendigt ]
Reaktive oxygenarter er impliceret i cellulær aktivitet til en række inflammatoriske reaktioner, herunder kardiovaskulær sygdom . De kan også være involveret i nedsat hørelse via cochlear skade forårsaget af forhøjede lydniveauer , ototoksicitet af lægemidler såsom cisplatin og medfødt døvhed hos både dyr og mennesker. citat nødvendigt ] ROS er også impliceret i formidling af apoptose eller programmeret celledød og iskæmisk skade. Specifikke eksempler inkluderer slagtilfælde og hjerteanfald . citat nødvendigt ]
Generelt er skadelige virkninger af reaktive iltarter ofte på cellen: [30]
- beskadigelse af DNA eller RNA
- oxidationer af flerumættede fedtsyrer i lipider ( lipidperoxidering )
- oxidationer af aminosyrer i proteiner
- oxidativ deaktivering af specifikke enzymer ved oxidation af co-faktorer
Patogenrespons
Når en plante genkender et angribende patogen, er en af de første inducerede reaktioner hurtigt at producere superoxid ( O–
2) eller hydrogenperoxid ( H
2O
2) for at styrke cellevæggen. Dette forhindrer spredning af patogenet til andre dele af planten og danner i det væsentlige et net omkring patogenet for at begrænse bevægelse og reproduktion.
I pattedyrværten induceres ROS som et antimikrobielt forsvar. [31] For at fremhæve vigtigheden af dette forsvar er personer med kronisk granulomatøs sygdom, der har mangler ved generering af ROS, meget modtagelige for infektion af en bred vifte af mikrober, herunder Salmonella enterica , Staphylococcus aureus , Serratia marcescens og Aspergillus spp.
Undersøgelser af homøostasen i Drosophila melanogasterens tarme har vist produktionen af ROS som en nøglekomponent i immunresponset i tarmen. ROS fungerer både som et baktericid og beskadiger det bakterielle DNA, RNA og proteiner såvel som et signalmolekyle, der inducerer reparationsmekanismer i epitelet . [32] The uracil frigives af mikroorganismen udløser produktionen og aktiviteten af Duox, de ROS-producerende enzym i tarmen. Duox-aktivitet induceres i henhold til niveauet af uracil i tarmen; under basale betingelser nedreguleres den af proteinkinasen MkP3. Den stramme regulering af Duox undgår overdreven produktion af ROS og letter differentiering mellem godartede og skadeinducerende mikroorganismer i tarmen. [33]
Den nøjagtige måde, hvorpå ROS forsvarer værten mod invaderende mikrobe, forstås ikke fuldt ud. En af de mere sandsynlige forsvarsformer er beskadigelse af mikrobielt DNA. Undersøgelser, der anvendte Salmonella, viste, at DNA-reparationsmekanismer var nødvendige for at modstå drab ved ROS. For nylig er en rolle for ROS i antivirale forsvarsmekanismer blevet demonstreret via Rig-lignende helicase-1 og mitokondrie antiviralt signalprotein. Øgede niveauer af ROS forstærker signalering gennem denne mitokondrieassocierede antivirale receptor for at aktivere interferon regulatorisk faktor (IRF) -3, IRF-7 og nuklear faktor kappa B (NF-KB), hvilket resulterer i en antiviral tilstand. [34]Respiratoriske epitelceller blev for nylig påvist at inducere mitrochondriel ROS som reaktion på influenzainfektion. Denne induktion af ROS førte til induktion af type III interferon og induktion af en antiviral tilstand, hvilket begrænsede viral replikation. [35] I værtsforsvar mod mykobakterier spiller ROS en rolle, selvom direkte drab sandsynligvis ikke er nøglemekanismen; snarere påvirker ROS sandsynligvis ROS-afhængig signaleringskontrol, såsom cytokinproduktion, autofagi og granulomdannelse. [36] [37]
Reaktive iltarter er også impliceret i aktivering, anergi og apoptose af T-celler . [38]
Oxidativ skade
I aerobe organismer produceres den nødvendige energi til at brænde biologiske funktioner i mitokondrier via elektrontransportkæden . Ud over energi produceres reaktive iltarter (ROS) med potentiale til at forårsage cellulær skade. ROS kan skade lipid, DNA , RNA , og proteiner, som i teorien bidrager til den fysiologi af ældning .
ROS produceres som et normalt produkt af cellulær metabolisme . Især en stor bidragyder til oxidativ skade er hydrogenperoxid (H 2 O 2 ), der er konverteret fra superoxid at lækager fra mitokondrierne. Catalase og superoxiddismutase forbedrer de skadelige virkninger af henholdsvis hydrogenperoxid og superoxid ved at omdanne disse forbindelser til ilt og hydrogenperoxid (som senere omdannes til vand), hvilket resulterer i produktion af godartede molekyler. Denne konvertering er imidlertid ikke 100% effektiv, og resterende peroxider forbliver i cellen. Mens ROS produceres som et produkt med normal cellulær funktion, kan store mængder forårsage skadelige virkninger. [39]
Nedsat kognitiv funktion
Hukommelseskapaciteter falder med alderen, tydeligt i degenerative sygdomme hos mennesker, såsom Alzheimers sygdom , som ledsages af en ophobning af oxidativ skade. Nuværende undersøgelser viser, at akkumulering af ROS kan nedsætte en organisms egnethed, fordi oxidativ skade er en bidragyder til aldring. Især akkumulering af oxidativ skade kan føre til kognitiv dysfunktion, som vist i en undersøgelse, hvor gamle rotter fik mitokondrie- metabolitter og derefter fik kognitive tests . Resultaterne viste, at rotterne klarede sig bedre efter modtagelse af metabolitterne, hvilket antydede, at metabolitterne reducerede oxidativ skade og forbedrede mitokondriefunktion. [40]Akkumulerende oxidativ skade kan derefter påvirke mitokondriernes effektivitet og yderligere øge hastigheden af ROS-produktion. [41] Akkumuleringen af oxidativ skade og dens konsekvenser for aldring afhænger af den specifikke vævstype, hvor skaden opstår. Yderligere eksperimentelle resultater antyder, at oxidativ skade er ansvarlig for aldersrelateret fald i hjernens funktion. Ældre gerbils viste sig at have højere niveauer af oxideret protein sammenlignet med yngre gerbils. Behandling af gamle og unge mus med en spin-fangstforbindelse forårsagede et fald i niveauet af oxiderede proteiner i ældre gerbils, men havde ingen effekt på yngre gerbils. Derudover udførte ældre gerbils kognitive opgaver bedre under behandlingen, men ophørte med funktionel kapacitet, da behandlingen blev afbrudt, hvilket fik oxiderede proteinniveauer til at stige. Dette fik forskere til at konkludere, at oxidation af cellulære proteiner potentielt er vigtig for hjernens funktion. [42]
Årsag til aldring
Ifølge teorien om aldring af frie radikaler er oxidativ skade, der initieres af reaktive iltarter, en væsentlig bidragyder til det funktionelle fald, der er karakteristisk for aldring. Mens undersøgelser i hvirvelløse modeller viser, at dyr, der er genetisk konstrueret til at mangle specifikke antioxidante enzymer (såsom SOD), generelt viser en forkortet levetid (som man kunne forvente af teorien), har den omvendte manipulation, der øger niveauerne af antioxidante enzymer, gav inkonsekvente virkninger på levetiden (selvom nogle undersøgelser i Drosophila viser, at levetiden kan øges ved overekspression af MnSOD eller biosyntetiserende enzymer af glutathion). I modsætning til denne teori kan sletning af mitokondrie SOD2 forlænge levetiden i Caenorhabditis elegans .[43]
Hos mus er historien noget ens. Sletning af antioxidant enzymer giver generelt kortere levetid, selvom overekspressionsundersøgelser ikke har (med nogle nylige undtagelser) konsekvent forlænget levetid. [44] Undersøgelse af en rotte-model af for tidlig ældning fandt øget oxidativ stress , reduceret antioxidant enzymaktivitet og væsentligt større DNA-beskadigelse i hjernens neocortex og hippocampus hos de for tidligt aldrede rotter end hos normalt aldrende kontrolrotter. [45] DNA-beskadigelsen 8-OHdG er et produkt af ROS-interaktion med DNA. Talrige undersøgelser har vist, at 8-OHdGstigninger i forskellige pattedyrsorganer med alderen [46] (se DNA-skaderteori for aldring ).
Mandlig infertilitet
Eksponering af spermatozoer for oxidativ stress er et væsentlig årsag til mandlig infertilitet . [47] Sperma- DNA-fragmentering , forårsaget af oxidativ stress, ser ud til at være en vigtig faktor i ætiologien af mandlig infertilitet. [48] Et højt niveau af oxidativ DNA-beskadigelse 8-OHdG er forbundet med unormal sædceller og mandlig infertilitet. [49]
Kræft
ROS genereres konstant og elimineres i det biologiske system og er forpligtet til at drive regulatoriske veje. [50] Under normale fysiologiske forhold kontrollerer celler ROS-niveauer ved at afbalancere dannelsen af ROS med deres eliminering ved at fjerne systemer. Men under oxidative stressforhold kan overdreven ROS beskadige cellulære proteiner, lipider og DNA, hvilket fører til fatale læsioner i cellen, der bidrager til carcinogenese.
Kræftceller udviser større ROS-stress end normale celler, delvis på grund af onkogen stimulering, øget metabolisk aktivitet og mitokondriefejl. ROS er et tveægget sværd. På den ene side letter ROS kræftcelleoverlevelse ved lave niveauer, da cellecyklusprogression drevet af vækstfaktorer og receptortyrosinkinaser (RTK) kræver ROS til aktivering [51] og kronisk betændelse, en vigtig mediator af kræft, reguleres af ROS . På den anden side kan et højt niveau af ROS undertrykke tumorvækst gennem vedvarende aktivering af cellecyklusinhibitor [52] [53] og induktion af celledød samt ældning ved at beskadige makromolekyler. Faktisk dræber de fleste af de kemoterapeutiske og radioterapeutiske midler kræftceller ved at forøge ROS-stress.[54] [55] Kræftcellernes evne til at skelne mellem ROS som et overlevelses- eller apoptotisk signal styres af dosis, varighed, type og sted for ROS-produktion. Der kræves beskedne niveauer af ROS for at kræftceller skal overleve, hvorimod overdrevne niveauer dræber dem.
Metabolisk tilpasning i tumorer afbalancerer cellernes behov for energi med lige så vigtigt behov for makromolekylære byggesten og strammere kontrol med redoxbalance. Som et resultat forbedres produktionen af NADPH i høj grad, som fungerer som en kofaktor til at tilvejebringe reducerende effekt i mange enzymatiske reaktioner til makromolekylær biosyntese og samtidig redde cellerne fra overdreven ROS produceret under hurtig proliferation. Celler modvægter de skadelige virkninger af ROS ved at producere antioxidantmolekyler, såsom reduceret glutathion (GSH) og thioredoxin (TRX), som er afhængige af NADPHs reducerende styrke til at opretholde deres aktiviteter. [56]
De fleste risikofaktorer forbundet med kræft interagerer med celler gennem dannelsen af ROS. ROS aktiverer derefter forskellige transkriptionsfaktorer såsom nuklear faktor kappa-lys-kæde-forstærker af aktiverede B-celler (NF-KB), aktivatorprotein-1 (AP-1), hypoxi-inducerbar faktor-1α og signaltransducer og aktivator af transkription 3 (STAT3), hvilket fører til ekspression af proteiner, der styrer inflammation; cellulær transformation tumorcelleoverlevelse; tumorcelleproliferation; og invasion, agiogenese såvel som metastase. Og ROS styrer også ekspressionen af forskellige tumorundertrykkende gener såsom p53, retinoblastomgen (Rb) og phosphatase og tensinhomolog (PTEN). [57]
Kræftfremkaldende egenskaber
ROS-relateret oxidation af DNA er en af hovedårsagerne til mutationer, som kan producere flere typer DNA-skader, herunder ikke-voluminøse (8-oxoguanin og formamidopyrimidin) og voluminøse (cyclopurin- og etheno-addukter) basemodifikationer, abasiske steder, ikke -konventionelle enkeltstrengede brud, protein-DNA-addukter og intra / interstrand DNA-tværbindinger. [58]Det er blevet estimeret, at endogen ROS, der produceres via normal cellemetabolisme, modificerer ca. 20.000 baser DNA pr. Dag i en enkelt celle. 8-oxoguanin er den mest forekommende blandt forskellige observerede oxiderede nitrogene baser. Under DNA-replikation parrer DNA-polymerase 8-oxoguanin med adenin, hvilket fører til en G → T-transversionsmutation. Den resulterende genomiske ustabilitet bidrager direkte til carcinogenese. Cellulær transformation fører til kræft og interaktion af atypisk PKC-ζ isoform med p47phox kontrollerer ROS-produktion og transformation fra apoptotiske kræftstamceller gennem blebbishield-nødprogram . [59] [60]
Celleproliferation
Ukontrolleret spredning er et kendetegn for kræftceller. Både eksogen og endogen ROS har vist sig at øge spredning af kræftceller. ROS's rolle i fremme af tumorproliferation understøttes yderligere af observationen, at midler med potentiale til at hæmme ROS-dannelse også kan hæmme cancercellsproliferation. [57] Selvom ROS kan fremme tumorcelleproliferation, er en stor stigning i ROS blevet forbundet med reduceret kræftcelleproliferation ved induktion af G2 / M cellecyklusstop; øget phosphorylering af ataksi-telangiectasia muteret (ATM), kontrolpunkt kinase 1 (Chk 1), Chk 2; og reduceret celledeling cyklus 25 homolog c (CDC25). [61]
Celledød
En kræftcelle kan dø på tre måder: apoptose , nekrose og autofagi . Overdreven ROS kan inducere apoptose gennem både den indre og den indre vej. [62] I den ekstrinsiske vej af apoptose genereres ROS af Fas ligand som en opstrøms begivenhed for Fas-aktivering via phosphorylering, hvilket er nødvendigt for efterfølgende rekruttering af Fas-associeret protein med dødsdomæne og caspase 8 såvel som apoptoseinduktion. [57] I den indre vej fungerer ROS til at lette cytochrom c-frigivelse ved at aktivere porestabiliserende proteiner (Bcl-2 og Bcl-xL) samt hæmme poredestabiliserende proteiner (Bcl-2-associeret X-protein, Bcl-2 homolog antagonist / dræber). [63]Den indre vej er også kendt som caspase-kaskaden og induceres gennem mitokondriebeskadigelse, som udløser frigivelsen af cytochrom c. DNA-beskadigelse, oxidativ stress og tab af mitokondrie-membranpotentiale fører til frigivelse af de ovennævnte pro-apoptotiske proteiner, der stimulerer apoptose. [64] Mitokondrie skader er tæt knyttet til apoptose, og da mitokondrier let målrettes, er der potentiale for kræftbehandling. [65]
Den cytotoksiske karakter af ROS er en drivkraft bag apoptose, men i endnu højere mængder kan ROS resultere i både apoptose og nekrose, en form for ukontrolleret celledød i kræftceller. [66]
Talrige undersøgelser har vist stier og sammenhænge mellem ROS-niveauer og apoptose, men en nyere undersøgelseslinje har forbundet ROS-niveauer og autofagi. [67] ROS kan også inducere celledød gennem autofagi, som er en selvkatabolisk proces, der involverer sekvestrering af cytoplasmisk indhold (udmattede eller beskadigede organeller og proteinaggregater) til nedbrydning i lysosomer. [68] Derfor kan autofagi også regulere cellens helbred i tider med oxidativ stress. Autophagy kan induceres af ROS-niveauer gennem mange forskellige veje i cellen i et forsøg på at bortskaffe skadelige organeller og forhindre skader, såsom kræftfremkaldende stoffer, uden at inducere apoptose. [69]Autofagisk celledød kan tilskyndes af overdreven ekspression af autofagi, hvor cellen fordøjer for meget af sig selv i et forsøg på at minimere skaden og ikke længere kan overleve. Når denne type celledød opstår, observeres almindeligvis en stigning eller tab af kontrol med autofagi-regulerende gener. [70] Så snart en mere dybtgående forståelse af autofagisk celledød er opnået og dens relation til ROS, kan denne form for programmeret celledød tjene som en fremtidig kræftbehandling. Autophagy og apoptose er to forskellige celledødsmekanismer, der imidlertid fremkaldes af høje niveauer af ROS i cellerne; autofagi og apoptose fungerer sjældent gennem strengt uafhængige veje. Der er en klar sammenhæng mellem ROS og autofagi og en sammenhæng set mellem store mængder ROS, der fører til apoptose.[69] Depolarisering af den mitokondriale membran er også karakteristisk for igangsættelsen af autofagi. Når mitokondrier er beskadiget og begynder at frigive ROS, startes autofagi for at bortskaffe den skadelige organel. Hvis et lægemiddel er målrettet mod mitokondrier og skaber ROS, kan autofagi muligvis bortskaffe så mange mitokondrier og andre beskadigede organeller, at cellen ikke længere er levedygtig. Den omfattende mængde ROS og mitokondrie skader kan også signalere for apoptose. Balancen mellem autofagi i cellen og krydstale mellem autofagi og apoptose medieret af ROS er afgørende for en celles overlevelse. Denne krydstale og forbindelsen mellem autofagi og apoptose kan være en mekanisme målrettet mod kræftterapier eller anvendes i kombinationsbehandlinger til stærkt resistente kræftformer.
Tumorcelleinvasion, angiogenese og metastase
Efter vækstfaktorstimulering af RTK'er kan ROS udløse aktivering af signalveje, der er involveret i cellevandring og invasion, såsom medlemmer af den mitogenaktiverede proteinkinase (MAPK) -familie – ekstracellulær reguleret kinase (ERK), c-jun NH-2 terminal kinase ( JNK) og p38 MAPK. ROS kan også fremme migration ved at forøge phosphorylering af fokal adhæsionskinase (FAK) p130Cas og paxilin. [71]
Både in vitro og in vivo har ROS vist sig at inducere transkriptionsfaktorer og modulere signalmolekyler involveret i angiogenese (MMP, VEGF) og metastase (opregulering af AP-1, CXCR4, AKT og nedregulering af PTEN). [57]
Kronisk betændelse og kræft
Eksperimentel og epidemiologisk forskning gennem de sidste mange år har indikeret nære forbindelser mellem ROS, kronisk inflammation og kræft. [57] ROS inducerer kronisk inflammation ved induktion af COX-2, inflammatoriske cytokiner (TNFa, interleukin 1 (IL-1), IL-6), kemokiner (IL-8, CXCR4) og proinflammatoriske transkriptionsfaktorer (NF- κB). [57] Disse kemokiner og kemokinreceptorer fremmer til gengæld invasion og metastase af forskellige tumortyper.
Kræftbehandling
Både ROS-elevating og ROS-eliminering strategier er blevet udviklet med den førstnævnte er overvejende brugt. Kræftceller med forhøjede ROS-niveauer afhænger stærkt af det antioxidante forsvarssystem. ROS-hævende lægemidler øger yderligere cellulært ROS-stressniveau, enten ved direkte ROS-generation (f.eks. Motexafin gadolinium, elesclomol) eller med midler, der ophæver det iboende antioxidantsystem, såsom SOD-hæmmer (f.eks. ATN-224, 2-methoxyestradiol) og GSH-hæmmer (f.eks. PEITC, buthioninsulfoximin (BSO)). Resultatet er en samlet stigning i endogent ROS, som når det er over en cellulær tolerabilitetstærskel, kan inducere celledød. [72] På den anden side ser normale celler ud til at have, under lavere basal stress og reserve, en højere kapacitet til at klare yderligere ROS-genererende fornærmelser end kræftceller.[73] Derfor kan forhøjelsen af ROS i alle celler bruges til at opnå den selektive aflivning af kræftceller.
Strålebehandling er også afhængig af ROS-toksicitet for at udrydde tumorceller. Strålebehandling bruger røntgenstråler, γ-stråler såvel som tung partikelstråling såsom protoner og neutroner til at inducere ROS-medieret celledød og mitotisk svigt. [57]
På grund af ROS's dobbelte rolle er der udviklet både prooxidant og antioxidant-baserede anticancermidler. Imidlertid synes modulering af ROS-signalering alene ikke at være en ideel tilgang på grund af tilpasning af kræftceller til ROS-stress, overflødige veje til understøttelse af kræftvækst og toksicitet fra ROS-genererende lægemidler mod kræft. Kombinationer af ROS-genererende lægemidler med lægemidler, der kan bryde redoxtilpasningen, kan være en bedre strategi til at forbedre kræftcelle-cytotoksicitet. [57]
James Watson [74] og andre [75] har foreslået, at mangel på intracellulær ROS på grund af mangel på fysisk træning kan bidrage til ondartet progression af kræft, fordi ROS-pigge er nødvendige for korrekt foldning af proteiner i det endoplasmatiske retikulum og lave ROS niveauer kan således aspektivt hæmme dannelsen af tumorundertrykkende proteiner. [75] Da fysisk træning inducerer midlertidige stigninger i ROS, kan dette forklare, hvorfor fysisk træning er gavnlig for kræftpatientens prognose. [76] Desuden inducerer høje inducere af ROS, såsom 2-deoxy-D-glucose og kulhydratbaserede inducere af cellulær stress, kræftcelledød mere potent, fordi de udnytter kræftcellens høje iver for sukker. [77]
Positiv rolle som ROS i hukommelsen
To anmeldelser [80] [81] opsummerer den store mængde beviser, der i vid udstrækning blev rapporteret mellem 1996 og 2011, for ROS's kritiske og vigtige rolle i hukommelsesdannelsen . En nylig yderligere bevismateriale indikerer, at både dannelse og lagring af hukommelse afhænger af epigenetiske ændringer i neuroner, herunder ændringer i neuronal DNA-methylering . [82] [83] De to informationer om hukommelsesdannelse ser ud til at være forbundet i 2016 af Zhou et al., [78], der viste, at ROS har en central rolle i epigenetisk DNA-demethylering .
I nukleart DNA fra pattedyr kan en methylgruppe tilsættes ved en DNA-methyltransferase til det 5. carbon af cytosin for at danne 5mC (se rød methylgruppe tilsat for at danne 5mC nær toppen af den første figur). DNA-methyltransferaser danner oftest 5mC inden for dinukleotidsekvensen "cytosin-phosphat-guanin" til dannelse af 5mCpG. Denne tilføjelse er en vigtig type epigenetisk ændring, og den kan tavse genekspression . Methyleret cytosin kan også demethyleres , en epigenetisk ændring, der kan øge ekspressionen af et gen. Et hovedenzym involveret i demethylering af 5mCpG er TET1 . TET1 er imidlertid kun i stand til at handle på 5mCpG, hvis en ROS først har handlet på guaninen til dannelse af 8-hydroxy-2'-deoxyguanosin(8-OHdG), hvilket resulterer i et 5mCp-8-OHdG-dinukleotid (se første figur). [78] Imidlertid TET1 kun er i stand til at virke på 5mC del af dinukleotidet når basen excision reparation enzym OGG1 binder til 8-OHdG læsion uden øjeblikkelig excision. Overholdelse af OGG1 til 5mCp-8-OHdG-stedet rekrutterer TET1 og TET1 oxiderer derefter 5mC ved siden af 8-OHdG, som vist i den første figur, idet der initieres en demethyleringsvej vist i den anden figur.
I 2016 Halder et al. [84] ved hjælp af mus og i 2017 Duke et al. [85] ved hjælp af rotter udsatte gnavere for kontekstuel frygtkonditionering , hvilket fik en særlig stærk langtidshukommelse til at dannes. 24 timer efter konditioneringen, i hippocampus fra rotter, var ekspressionen af 1.048 gener nedreguleret (sædvanligvis associeret med hypermethylerede genpromotorer ), og ekspressionen af 564 gener blev opreguleret (ofte associeret med hypomethylerede genpromotorer). 24 timer efter træning var 9,2% af generne i rottegenomet af hippocampusneuroner blev differentieret methyleret. Selvom hippocampus er afgørende for at lære nye oplysninger, gemmer den ikke selve informationen. I museksperimenterne med Halder blev der set 1.206 differentierede methylerede gener i hippocampus en time efter kontekstuel frygtkonditionering, men disse blev vendt og ikke set efter fire uger. I modsætning til fraværet af langvarige methyleringsændringer i hippocampus kunne der påvises væsentlig differentieret methylering i kortikale neuroner under vedligeholdelse af hukommelsen. Der var 1.223 differentieret methylerede gener i den forreste cingulære cortex hos mus fire uger efter kontekstuel frygtkonditionering.
De tusindvis af CpG-steder, der bliver demethyleret under hukommelsesdannelse, afhænger af ROS i et indledende trin. Den ændrede proteinekspression i neuroner, der delvist styres af ROS-afhængig demethylering af CpG-steder i genpromotorer inden for neuron-DNA, er central for hukommelsesdannelse. [86]
Se også
- Antioxidant virkning af polyphenoler og naturlige phenoler
- Jod
- Melanin
- Mitohormesis
- Oxidativt stress
- Oxygentoksicitet
- Pro-oxidant
- Reaktive nitrogenarter
- Reaktive svovlarter
- Reaktive carbonylarter
- Produktion af reaktive iltarter i marine mikroalger
-
Referencer
- ^ Novo E, Parola M (October 2008). "Redox mechanisms in hepatic chronic wound healing and fibrogenesis". Fibrogenesis & Tissue Repair. 1 (1): 5. doi:10.1186/1755-1536-1-5. PMC 2584013. PMID 19014652.
- ^ Jump up to:a b c Muthukumar K, Nachiappan V (December 2010). "Cadmium-induced oxidative stress in Saccharomyces cerevisiae". Indian Journal of Biochemistry & Biophysics. 47 (6): 383–7. PMID 21355423.
- ^ Hayyan M, Hashim MA, AlNashef IM (March 2016). "Superoxide Ion: Generation and Chemical Implications". Chemical Reviews. 116 (5): 3029–85. doi:10.1021/acs.chemrev.5b00407. PMID 26875845.
- ^ Jump up to:a b c Turrens JF (October 2003). "Mitochondrial formation of reactive oxygen species". The Journal of Physiology. 552 (Pt 2): 335–44. doi:10.1113/jphysiol.2003.049478. PMC 2343396. PMID 14561818.
- ^ Jump up to:a b Devasagayam TP, Tilak JC, Boloor KK, Sane KS, Ghaskadbi SS, Lele RD (October 2004). "Free radicals and antioxidants in human health: current status and future prospects". The Journal of the Association of Physicians of India. 52: 794–804. PMID 15909857.
- ^ Edreva, Aglika (2 April 2005). "Generation and scavenging of reactive oxygen species in chloroplasts: a submolecular approach". Agriculture, Ecosystems & Environment. 106 (2): 119–133. doi:10.1016/j.agee.2004.10.022. ISSN 0167-8809. Retrieved 3 November 2020.
- ^ Grant JJ, Loake GJ (September 2000). "Role of reactive oxygen intermediates and cognate redox signaling in disease resistance". Plant Physiology. 124 (1): 21–9. doi:10.1104/pp.124.1.21. PMC 1539275. PMID 10982418.
- ^ Jump up to:a b c Edreva, Aglika (2 April 2005). "Generation and scavenging of reactive oxygen species in chloroplasts: a submolecular approach". Agriculture, Ecosystems & Environment. 106 (2): 119–133. doi:10.1016/j.agee.2004.10.022. ISSN 0167-8809.
- ^ Sosa Torres ME, Saucedo-Vázquez JP, Kroneck PM (2015). "Chapter 1, Section 3 The dark side of dioxygen". In Kroneck PM, Torres ME (eds.). Sustaining Life on Planet Earth: Metalloenzymes Mastering Dioxygen and Other Chewy Gases. Metal Ions in Life Sciences. 15. Springer. pp. 1–12. doi:10.1007/978-3-319-12415-5_1. PMID 25707464.
- ^ Mittler R (January 2017). "ROS Are Good". Trends in Plant Science. 22 (1): 11–19. doi:10.1016/j.tplants.2016.08.002. PMID 27666517.
- ^ Dietz KJ (January 2016). "Thiol-Based Peroxidases and Ascorbate Peroxidases: Why Plants Rely on Multiple Peroxidase Systems in the Photosynthesizing Chloroplast?". Molecules and Cells. 39 (1): 20–5. doi:10.14348/molcells.2016.2324. PMC 4749869. PMID 26810073.
- ^ Muller F (October 2000). "The nature and mechanism of superoxide production by the electron transport chain: Its relevance to aging". Journal of the American Aging Association. 23 (4): 227–53. doi:10.1007/s11357-000-0022-9. PMC 3455268. PMID 23604868.
- ^ Han D, Williams E, Cadenas E (January 2001). "Mitochondrial respiratory chain-dependent generation of superoxide anion and its release into the intermembrane space". The Biochemical Journal. 353 (Pt 2): 411–6. doi:10.1042/0264-6021:3530411. PMC 1221585. PMID 11139407.
- ^ Li X, Fang P, Mai J, Choi ET, Wang H, Yang XF (February 2013). "Targeting mitochondrial reactive oxygen species as novel therapy for inflammatory diseases and cancers". Journal of Hematology & Oncology. 6 (19): 19. doi:10.1186/1756-8722-6-19. PMC 3599349. PMID 23442817.
- ^ Hanukoglu I, Rapoport R, Weiner L, Sklan D (September 1993). "Electron leakage from the mitochondrial NADPH-adrenodoxin reductase-adrenodoxin-P450scc (cholesterol side chain cleavage) system". Archives of Biochemistry and Biophysics. 305 (2): 489–98. doi:10.1006/abbi.1993.1452. PMID 8396893.
- ^ Hanukoglu I (2006). "Antioxidant protective mechanisms against reactive oxygen species (ROS) generated by mitochondrial P450 systems in steroidogenic cells". Drug Metabolism Reviews. 38 (1–2): 171–96. doi:10.1080/03602530600570040. PMID 16684656. S2CID 10766948.
- ^ Curtin JF, Donovan M, Cotter TG (July 2002). "Regulation and measurement of oxidative stress in apoptosis". Journal of Immunological Methods. 265 (1–2): 49–72. doi:10.1016/s0022-1759(02)00070-4. PMID 12072178.
- ^ Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Morgan, David; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2014). Molecular Biology of the Cell (6 ed.). New York: Garland Science. p. 1025. ISBN 978-0-8153-4432-2.
- ^ Herb M, Schramm M (February 2021). "Functions of ROS in Macrophages and Antimicrobial Immunity". Antioxidants. 10 (2): 313. doi:10.3390/antiox10020313.
- ^ Chen, Xinfeng; Song, Mengjia; Zhang, Bin; Zhang, Yi (July 28, 2016). "Reactive Oxygen Species Regulate T Cell Immune Response in the Tumor Microenvironment". Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2016: 1–10. doi:10.1155/2016/1580967. PMC 4980531. PMID 27547291.
- ^ Huang H, Ullah F, Zhou DX, Yi M, Zhao Y (2019). "Mechanisms of ROS Regulation of Plant Development and Stress Responses". Frontiers in Plant Science. 10: 800. doi:10.3389/fpls.2019.00800. PMC 6603150. PMID 31293607.
- ^ Jump up to:a b Zhang, Suping; Weng, Jun; Pan, Jingxi; Tu, Tiecheng; Yao, Side; Xu, Chunhe (1 January 2003). "Study on the photo-generation of superoxide radicals in Photosystem II with EPR spin trapping techniques". Photosynthesis Research. 75 (1): 41–48. doi:10.1023/A:1022439009587. ISSN 1573-5079. PMID 16245092. S2CID 11724647.
- ^ Cleland, Robyn E.; Grace, Stephen C. (3 September 1999). "Voltammetric detection of superoxide production by photosystem II". FEBS Letters. 457 (3): 348–352. doi:10.1016/S0014-5793(99)01067-4. PMID 10471806. S2CID 1122939.
- ^ Baniulis D, Hasan SS, Stofleth JT, Cramer WA (December 2013). "Mechanism of enhanced superoxide production in the cytochrome b(6)f complex of oxygenic photosynthesis". Biochemistry. 52 (50): 8975–83. doi:10.1021/bi4013534. PMC 4037229. PMID 24298890.
- ^ Jump up to:a b Kleine T, Leister D (August 2016). "Retrograde signaling: Organelles go networking". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetics. 1857 (8): 1313–1325. doi:10.1016/j.bbabio.2016.03.017. PMID 26997501.
- ^ Grant JJ, Loake GJ (September 2000). "Role of reactive oxygen intermediates and cognate redox signaling in disease resistance". Plant Physiology. 124 (1): 21–9. doi:10.1104/pp.124.1.21. PMID 10982418.
- ^ Jump up to:a b c d Laloi C, Havaux M (2015). "Key players of singlet oxygen-induced cell death in plants". Frontiers in Plant Science. 6: 39. doi:10.3389/fpls.2015.00039. PMC 4316694. PMID 25699067.
- ^ Rada B, Leto TL (2008). "Oxidative innate immune defenses by Nox/Duox family NADPH oxidases". In Egesten A, Schmidt A, Herwald H (eds.). Trends in Innate Immunity. Contributions to Microbiology. 15. Basel: Karger. pp. 164–87. doi:10.1159/000136357. ISBN 978-3-8055-8548-4. PMC 2776633. PMID 18511861. — Review
- ^ Conner GE, Salathe M, Forteza R (December 2002). "Lactoperoxidase and hydrogen peroxide metabolism in the airway". American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 166 (12 Pt 2): S57-61. doi:10.1164/rccm.2206018. PMID 12471090.
- ^ Brooker RJ (2011). Genetics: analysis and principles (4th ed.). McGraw-Hill Science. ISBN 978-0-07-352528-0.
- ^ Herb M, Schramm M (February 2021). "Functions of ROS in Macrophages and Antimicrobial Immunity". Antioxidants. 10 (2): 313. doi:10.3390/antiox10020313.
- ^ Buchon N, Broderick NA, Lemaitre B (September 2013). "Gut homeostasis in a microbial world: insights from Drosophila melanogaster". Nature Reviews. Microbiology. 11 (9): 615–26. doi:10.1038/nrmicro3074. PMID 23893105. S2CID 8129204.
- ^ Lee KA, Kim SH, Kim EK, Ha EM, You H, Kim B, et al. (May 2013). "Bacterial-derived uracil as a modulator of mucosal immunity and gut-microbe homeostasis in Drosophila". Cell. 153 (4): 797–811. doi:10.1016/j.cell.2013.04.009. PMID 23663779.
- ^ West AP et al 2011 Nature Reviews Immunology 11, 389–402
- ^ Kim HJ, Kim CH, Ryu JH, Kim MJ, Park CY, Lee JM, et al. (November 2013). "Reactive oxygen species induce antiviral innate immune response through IFN-λ regulation in human nasal epithelial cells". American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 49 (5): 855–65. doi:10.1165/rcmb.2013-0003OC. PMC 5455605. PMID 23786562.
- ^ Herb M, Gluschko A, Wiegmann K, Farid A, Wolf A, Utermöhlen O, Krut O, Krönke M, Schramm M (February 2019). "Mitochondrial reactive oxygen species enable proinflammatory signaling through disulfide linkage of NEMO". Science Signaling. 12 (568). doi:10.1126/scisignal.aar5926.
- ^ Deffert C, Cachat J, Krause KH (August 2014). "Phagocyte NADPH oxidase, chronic granulomatous disease and mycobacterial infections". Cellular Microbiology. 16 (8): 1168–78. doi:10.1111/cmi.12322. PMID 24916152. S2CID 3489742.
- ^ Belikov AV, Schraven B, Simeoni L (October 2015). "T cells and reactive oxygen species". Journal of Biomedical Science. 22: 85. doi:10.1186/s12929-015-0194-3. PMC 4608155. PMID 26471060.
- ^ Patel RP, T Cornwell T, Darley-Usmar VM (1999). "The biochemistry of nitric oxide and peroxynitrite: implications for mitochondrial function". In Packer L, Cadenas E (eds.). Understanding the process of aging: the roles of mitochondria, free radicals, and antioxidants. New York, NY: Marcel Dekker. pp. 39–56. ISBN 0-8247-1723-6.
- ^ Liu J, Head E, Gharib AM, Yuan W, Ingersoll RT, Hagen TM, et al. (February 2002). "Memory loss in old rats is associated with brain mitochondrial decay and RNA/DNA oxidation: partial reversal by feeding acetyl-L-carnitine and/or R-alpha -lipoic acid". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (4): 2356–61. Bibcode:2002PNAS…99.2356L. doi:10.1073/pnas.261709299. PMC 122369. PMID 11854529.
- ^ Stadtman ER (August 1992). "Protein oxidation and aging". Science. 257 (5074): 1220–4. Bibcode:1992Sci…257.1220S. doi:10.1126/science.1355616. PMID 1355616.
- ^ Carney JM, Starke-Reed PE, Oliver CN, Landum RW, Cheng MS, Wu JF, Floyd RA (May 1991). "Reversal of age-related increase in brain protein oxidation, decrease in enzyme activity, and loss in temporal and spatial memory by chronic administration of the spin-trapping compound N-tert-butyl-alpha-phenylnitrone". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 88(9): 3633–6. Bibcode:1991PNAS…88.3633C. doi:10.1073/pnas.88.9.3633. PMC 51506. PMID 1673789.
- ^ Van Raamsdonk JM, Hekimi S (February 2009). "Deletion of the mitochondrial superoxide dismutase sod-2 extends lifespan in Caenorhabditis elegans". PLOS Genetics. 5 (2): e1000361. doi:10.1371/journal.pgen.1000361. PMC 2628729. PMID 19197346.
- ^ Muller FL, Lustgarten MS, Jang Y, Richardson A, Van Remmen H (August 2007). "Trends in oxidative aging theories". Free Radical Biology & Medicine. 43 (4): 477–503. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2007.03.034. PMID 17640558.
- ^ Sinha JK, Ghosh S, Swain U, Giridharan NV, Raghunath M (June 2014). "Increased macromolecular damage due to oxidative stress in the neocortex and hippocampus of WNIN/Ob, a novel rat model of premature aging". Neuroscience. 269: 256–64. doi:10.1016/j.neuroscience.2014.03.040. PMID 24709042. S2CID 9934178.
- ^ Bernstein H, Payne CM, Bernstein C, Garewal H, Dvorak K (2008). "Chapter 1: Cancer and aging as consequences of un-repaired DNA damage.". In Kimura H, Suzuki A (eds.). New Research on DNA Damages. New York: Nova Science Publishers, Inc. pp. 1–47. ISBN 978-1-60456-581-2.
, but read only. - ^ Aitken RJ, De Iuliis GN, Gibb Z, Baker MA (August 2012). "The Simmet lecture: new horizons on an old landscape–oxidative stress, DNA damage and apoptosis in the male germ line". Reproduction in Domestic Animals = Zuchthygiene. 47 Suppl 4: 7–14. doi:10.1111/j.1439-0531.2012.02049.x. PMID 22827344.
- ^ Wright C, Milne S, Leeson H (June 2014). "Sperm DNA damage caused by oxidative stress: modifiable clinical, lifestyle and nutritional factors in male infertility". Reproductive Biomedicine Online. 28 (6): 684–703. doi:10.1016/j.rbmo.2014.02.004. PMID 24745838.
- ^ Guz J, Gackowski D, Foksinski M, Rozalski R, Zarakowska E, Siomek A, et al. (2013). "Comparison of oxidative stress/DNA damage in semen and blood of fertile and infertile men". PLOS ONE. 8 (7): e68490. Bibcode:2013PLoSO…868490G. doi:10.1371/journal.pone.0068490. PMC 3709910. PMID 23874641.
- ^ Dickinson BC, Chang CJ (July 2011). "Chemistry and biology of reactive oxygen species in signaling or stress responses". Nature Chemical Biology. 7 (8): 504–11. doi:10.1038/nchembio.607. PMC 3390228. PMID 21769097.
- ^ Irani K, Xia Y, Zweier JL, Sollott SJ, Der CJ, Fearon ER, et al. (March 1997). "Mitogenic signaling mediated by oxidants in Ras-transformed fibroblasts". Science. 275 (5306): 1649–52. doi:10.1126/science.275.5306.1649. PMID 9054359. S2CID 19733670.
- ^ Ramsey MR, Sharpless NE (November 2006). "ROS as a tumour suppressor?". Nature Cell Biology. 8(11): 1213–5. doi:10.1038/ncb1106-1213. PMID 17077852. S2CID 21104991.
- ^ Takahashi A, Ohtani N, Yamakoshi K, Iida S, Tahara H, Nakayama K, et al. (November 2006). "Mitogenic signalling and the p16INK4a-Rb pathway cooperate to enforce irreversible cellular senescence". Nature Cell Biology. 8 (11): 1291–7. doi:10.1038/ncb1491. PMID 17028578. S2CID 8686894.
- ^ Renschler MF (September 2004). "The emerging role of reactive oxygen species in cancer therapy". European Journal of Cancer. 40 (13): 1934–40. doi:10.1016/j.ejca.2004.02.031. PMID 15315800.
- ^ Toler SM, Noe D, Sharma A (December 2006). "Selective enhancement of cellular oxidative stress by chloroquine: implications for the treatment of glioblastoma multiforme". Neurosurgical Focus. 21 (6): E10. doi:10.3171/foc.2006.21.6.1. PMID 17341043.
- ^ Cairns RA, Harris IS, Mak TW (February 2011). "Regulation of cancer cell metabolism". Nature Reviews. Cancer. 11 (2): 85–95. doi:10.1038/nrc2981. PMID 21258394. S2CID 8891526.
- ^ Jump up to:a b c d e f g h Gupta SC, Hevia D, Patchva S, Park B, Koh W, Aggarwal BB (June 2012). "Upsides and downsides of reactive oxygen species for cancer: the roles of reactive oxygen species in tumorigenesis, prevention, and therapy". Antioxidants & Redox Signaling. 16 (11): 1295–322. doi:10.1089/ars.2011.4414. PMC 3324815. PMID 22117137.
- ^ Waris G, Ahsan H (May 2006). "Reactive oxygen species: role in the development of cancer and various chronic conditions". Journal of Carcinogenesis. 5: 14. doi:10.1186/1477-3163-5-14. PMC 1479806. PMID 16689993.
- ^ Jinesh GG, Taoka R, Zhang Q, Gorantla S, Kamat AM (April 2016). "Novel PKC-ζ to p47 phox interaction is necessary for transformation from blebbishields". Scientific Reports. 6: 23965. Bibcode:2016NatSR…623965J. doi:10.1038/srep23965. PMC 4819220. PMID 27040869.
- ^ Jinesh GG, Kamat AM. Blebbishield emergency program: an apoptotic route to cellular transformation. Cell Death Differ. 2016 In Press.
- ^ Ames BN (September 1983). "Dietary carcinogens and anticarcinogens. Oxygen radicals and degenerative diseases". Science. 221 (4617): 1256–64. Bibcode:1983Sci…221.1256A. doi:10.1126/science.6351251. PMID 6351251.
- ^ Ozben T (September 2007). "Oxidative stress and apoptosis: impact on cancer therapy". Journal of Pharmaceutical Sciences. 96 (9): 2181–96. doi:10.1002/jps.20874. PMID 17593552.
- ^ Martindale JL, Holbrook NJ (July 2002). "Cellular response to oxidative stress: signaling for suicide and survival". Journal of Cellular Physiology. 192 (1): 1–15. doi:10.1002/jcp.10119. PMID 12115731.
- ^ Maiuri MC, Zalckvar E, Kimchi A, Kroemer G (September 2007). "Self-eating and self-killing: crosstalk between autophagy and apoptosis". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 8 (9): 741–52. doi:10.1038/nrm2239. PMID 17717517. S2CID 3912801.
- ^ Fulda S, Galluzzi L, Kroemer G (June 2010). "Targeting mitochondria for cancer therapy". Nature Reviews. Drug Discovery. 9 (6): 447–64. doi:10.1038/nrd3137. PMID 20467424. S2CID 14643750.
- ^ Hampton MB, Orrenius S (September 1997). "Dual regulation of caspase activity by hydrogen peroxide: implications for apoptosis". FEBS Letters. 414 (3): 552–6. doi:10.1016/s0014-5793(97)01068-5. PMID 9323034. S2CID 41952954.
- ^ Gibson SB (October 2010). "A matter of balance between life and death: targeting reactive oxygen species (ROS)-induced autophagy for cancer therapy". Autophagy. 6 (7): 835–7. doi:10.4161/auto.6.7.13335. PMID 20818163.
- ^ Shrivastava A, Kuzontkoski PM, Groopman JE, Prasad A (July 2011). "Cannabidiol induces programmed cell death in breast cancer cells by coordinating the cross-talk between apoptosis and autophagy". Molecular Cancer Therapeutics. 10 (7): 1161–72. doi:10.1158/1535-7163.MCT-10-1100. PMID 21566064.
- ^ Jump up to:a b Scherz-Shouval R, Elazar Z (September 2007). "ROS, mitochondria and the regulation of autophagy". Trends in Cell Biology. 17 (9): 422–7. doi:10.1016/j.tcb.2007.07.009. PMID 17804237.
- ^ Xie Z, Klionsky DJ (October 2007). "Autophagosome formation: core machinery and adaptations". Nature Cell Biology. 9 (10): 1102–9. doi:10.1038/ncb1007-1102. PMID 17909521. S2CID 26402002.
- ^ Tochhawng L, Deng S, Pervaiz S, Yap CT (May 2013). "Redox regulation of cancer cell migration and invasion". Mitochondrion. 13 (3): 246–53. doi:10.1016/j.mito.2012.08.002. PMID 22960576.
- ^ Schumacker PT (September 2006). "Reactive oxygen species in cancer cells: live by the sword, die by the sword". Cancer Cell. 10 (3): 175–6. doi:10.1016/j.ccr.2006.08.015. PMID 16959608.
- ^ Trachootham D, Alexandre J, Huang P (July 2009). "Targeting cancer cells by ROS-mediated mechanisms: a radical therapeutic approach?". Nature Reviews. Drug Discovery. 8 (7): 579–91. doi:10.1038/nrd2803. PMID 19478820. S2CID 20697221.
- ^ Watson JD (March 2014). "Type 2 diabetes as a redox disease". Lancet. 383 (9919): 841–3. doi:10.1016/s0140-6736(13)62365-x. PMID 24581668. S2CID 1076963.
- ^ Jump up to:a b Molenaar RJ, van Noorden CJ (September 2014). "Type 2 diabetes and cancer as redox diseases?". Lancet. 384 (9946): 853. doi:10.1016/s0140-6736(14)61485-9. PMID 25209484. S2CID 28902284.
- ^ Irwin ML, Smith AW, McTiernan A, Ballard-Barbash R, Cronin K, Gilliland FD, et al. (August 2008). "Influence of pre- and postdiagnosis physical activity on mortality in breast cancer survivors: the health, eating, activity, and lifestyle study". Journal of Clinical Oncology. 26 (24): 3958–64. doi:10.1200/jco.2007.15.9822. PMC 2654316. PMID 18711185.
- ^ Ndombera FT, VanHecke GC, Nagi S, Ahn YH (March 2016). "Carbohydrate-based inducers of cellular stress for targeting cancer cells". Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 26 (5): 1452–6. doi:10.1016/j.bmcl.2016.01.063. PMID 26832785.
- ^ Jump up to:a b c Zhou X, Zhuang Z, Wang W, He L, Wu H, Cao Y, et al. (September 2016). "OGG1 is essential in oxidative stress induced DNA demethylation". Cellular Signalling. 28 (9): 1163–71. doi:10.1016/j.cellsig.2016.05.021. PMID 27251462.
- ^ Bayraktar G, Kreutz MR (2018). "The Role of Activity-Dependent DNA Demethylation in the Adult Brain and in Neurological Disorders". Frontiers in Molecular Neuroscience. 11: 169. doi:10.3389/fnmol.2018.00169. PMC 5975432. PMID 29875631.
- ^ Massaad CA, Klann E (May 2011). "Reactive oxygen species in the regulation of synaptic plasticity and memory". Antioxidants & Redox Signaling. 14 (10): 2013–54. doi:10.1089/ars.2010.3208. PMC 3078504. PMID 20649473.
- ^ Beckhauser TF, Francis-Oliveira J, De Pasquale R (2016). "Reactive Oxygen Species: Physiological and Physiopathological Effects on Synaptic Plasticity". Journal of Experimental Neuroscience. 10(Suppl 1): 23–48. doi:10.4137/JEN.S39887. PMC 5012454. PMID 27625575.
- ^ Day JJ, Sweatt JD (January 2011). "Epigenetic modifications in neurons are essential for formation and storage of behavioral memory". Neuropsychopharmacology. 36 (1): 357–8. doi:10.1038/npp.2010.125. PMC 3055499. PMID 21116250.
- ^ Sweatt JD (October 2016). "Neural plasticity and behavior – sixty years of conceptual advances". Journal of Neurochemistry. 139 Suppl 2: 179–199. doi:10.1111/jnc.13580. PMID 26875778.
- ^ Halder R, Hennion M, Vidal RO, Shomroni O, Rahman RU, Rajput A, et al. (January 2016). "DNA methylation changes in plasticity genes accompany the formation and maintenance of memory". Nature Neuroscience. 19 (1): 102–10. doi:10.1038/nn.4194. PMC 4700510. PMID 26656643.
- ^ Duke CG, Kennedy AJ, Gavin CF, Day JJ, Sweatt JD (July 2017). "Experience-dependent epigenomic reorganization in the hippocampus". Learning & Memory. 24 (7): 278–288. doi:10.1101/lm.045112.117. PMC 5473107. PMID 28620075.
- ^ Day JJ, Sweatt JD (November 2010). "DNA methylation and memory formation". Nature Neuroscience. 13 (11): 1319–23. doi:10.1038/nn.2666. PMC 3130618. PMID 20975755.
- Sen CK (2003). "The general case for redox control of wound repair". Wound Repair and Regeneration. 11(6): 431–8. doi:10.1046/j.1524-475X.2003.11607.x. PMID 14617282. S2CID 40770160.
- Krötz F, Sohn HY, Gloe T, Zahler S, Riexinger T, Schiele TM, et al. (August 2002). "NAD(P)H oxidase-dependent platelet superoxide anion release increases platelet recruitment". Blood. 100 (3): 917–24. doi:10.1182/blood.V100.3.917. PMID 12130503.
- Pignatelli P, Pulcinelli FM, Lenti L, Gazzaniga PP, Violi F (January 1998). "Hydrogen peroxide is involved in collagen-induced platelet activation". Blood. 91 (2): 484–90. doi:10.1182/blood.V91.2.484. PMID 9427701.
- Guzik TJ, Korbut R, Adamek-Guzik T (December 2003). "Nitric oxide and superoxide in inflammation and immune regulation". Journal of Physiology and Pharmacology. 54 (4): 469–87. PMID 14726604.
External linksedit
======================
https://de.wikipedia.org/wiki/Reaktive_Sauerstoffspezies
Reaktive oxygenarter
Reaktive iltarter ( engelsk reaktive iltarter , ROS ) – også simpelthen som "iltfri radikaler" betyder – er iltholdige molekyler.
Kemi
Blandt ROS på den ene side indbefatter radikaler , såsom superoxid – anion (gammelt navn: superoxidanion) O 2 · – den yderst reaktive hydroxylradikal OH ·, at peroxyl ROO og alkoxyl radikal RO · af lipider, stabil til andre molekylære oxidanter, såsom hydrogenperoxid H 2 O 2 , hydroperoxid ROOH, ozon O 3 og hypochlorit anion OCl – samt exciterede oxygenmolekyler ( singlet oxygen 1O 2 ). I kølvandet på oxidationen dannes reaktive elektrofile arter .
Et hurtigt overblik over ROS:
| Formel symbol | betegnelse | kommentar |
|---|---|---|
| O 2 · – | Peroxid anion | fri radikal, sekundær messenger-substans , [1] gammelt navn: superoxidanion |
| HO | Hydroxylradikal | fri radikal, meget reaktiv |
| HOO | Hydroperoxylradikal | fri radikal |
| ROO | Peroxylradikal | fri radikal, mellemprodukt i sensibiliseret fotooxidering, [2] se også autoxidering |
| RO | Alkoxylradikal | fri radikal, i tilfælde af lipider |
| H 2 O 2 | Brintoverilte | Educt til dannelse af andet ROS, sekundært messenger-stof [1] |
| ROOH | Hydroperoxid | |
| O 3 | ozon | |
| OCl – | Hypochloritanion | |
| 1 O 2 | Singlet ilt | ophidset iltmolekyle |
Biologi
I organismen dannes reaktive iltarter i mitokondrierne som et biprodukt af cellulær respiration (af monoaminoxidaser og som en del af luftvejskæden af kompleks I og kompleks III ), men også af inflammatoriske celler , så som vira og bakterier uden skade [3] [4] . ROS (især hydrogenperoxid og nitrogenmonoxid ) anvendes også til anlæggets forsvar mod patogener . Miljøtoksiner og cigaretrøg er andre væsentlige kilder til reaktive iltarter.
Omsætningen af hyperoxide anion O 2 · – med nitrogenoxid NO · skaber også peroxynitrit ONOO – som sammen med nitrogenoxid, omtales som reaktive nitrogenforbindelser (RNA) og er også en meget reaktiv forbindelse (selv om det ikke er en fri radikal). ROS og RNS er derfor vigtige oxidanter, som antioxidanter modvirker i kroppen .
I en biologisk sammenhæng er ROS vigtige signalmolekyler for organismen, [5] [6] [7] men i høje koncentrationer har de skadelige virkninger, fordi de kan føre til oxidativt stress .
Mens ROS med forskellige sygdomme såsom B. kræft , diabetes og hjerte-kar-sygdomme , [8] er blevet associeret, er årsagsinddragelsen af ROS værd at diskutere: I modsætning til ovenstående blev det vist, at ROS øger forventet levealder for modelorganismer, dvs. forhindrer aldring . [9] [10] Det er også kendt, at antioxidanter modvirker den diabetesforebyggende virkning af motion hos mennesker eller forhindrer det fuldstændigt ved at modvirke dannelsen af ROS. [11] [12] [13] [14] [15]
Ifølge dagens opfattelse er ROS lavere, dvs. H. fysiologisk koncentration, der er gavnlig for helbredet, mens den er i høj, d. H. patologisk koncentration bør bidrage til udviklingen af sygdomme. Dette ikke-lineære forhold mellem dosis og effekt (dvs. lav dosis = sund, men høj dosis = sygdomsfremkaldende) kaldes " mitohormese ". [16] [17] [18] [19] Efterfølgende undersøgelser skriver, at ROS, som hyperoxid og hydrogenperoxid, har en vigtig signalfunktion ud over at generere oxidativ stress, f.eks . B. i hjernen under signaloverførsel, synaptisk plasticitetog hukommelsesdannelse også. De har også en stærk vasodilaterende virkning der og synes derfor at være vigtige for at øge cerebral blodgennemstrømning og cerebrovaskulær tone . [20] Desuden påvirker de via Wnt-signalvejen væksten og delingen af celler under regenerering af afskårne haler af haletudser og firben. [21]
Einzelnachweise
- ↑ Hochspringen nach:a b S. G. Rhee: Redox signaling: hydrogen peroxide as intracellular messenger. In: Exp Mol Med. 31(2), 1999, S. 53–59.
- ↑ A. Gilbert, J. Baggott: Essentials of molecular Photochemistry. Blackwell Scientific, 1991, ISBN 0-632-02428-3, S. 503.
- ↑ Marc Herb, Michael Schramm: Functions of ROS in Macrophages and Antimicrobial Immunity. In: Antioxidants. Band 10, Nr. 2, 19. Februar 2021, ISSN 2076-3921, S. 313, doi:10.3390/antiox10020313 (mdpi.com [abgerufen am 24. Februar 2021]).
- ↑ Alexander Gluschko, Marc Herb, Katja Wiegmann, Oleg Krut, Wolfram F. Neiss: The β2 Integrin Mac-1 Induces Protective LC3-Associated Phagocytosis of Listeria monocytogenes. In: Cell Host & Microbe. Band 23, Nr. 3, März 2018, S. 324–337.e5, doi:10.1016/j.chom.2018.01.018 (elsevier.com [abgerufen am 24. Februar 2021]).
- ↑ Marc Herb, Alexander Gluschko, Katja Wiegmann, Alina Farid, Anne Wolf: Mitochondrial reactive oxygen species enable proinflammatory signaling through disulfide linkage of NEMO. In: Science Signaling. Band 12, Nr. 568, 12. Februar 2019, ISSN 1945-0877, S. eaar5926, doi:10.1126/scisignal.aar5926 (sciencemag.org [abgerufen am 24. Februar 2021]).
- ↑ M. Ristow: Unraveling the truth about antioxidants: mitohormesis explains ROS-induced health benefits. In: Nature Medicine. 20, 2014, S. 709–711. PMID 24999941
- ↑ G. S. Shadel, T. L. Horvath: Mitochondrial ROS signaling in organismal homeostasis. In: Cell. 163, 2015, S. 560–569. PMID 26496603
- ↑ N. Panth, K. R. Paudel, K. Parajuli: Reactive Oxygen Species: A Key Hallmark of Cardiovascular Disease. In: Advances in medicine. Band 2016, S. 9152732, doi:10.1155/2016/9152732. PMID 27774507, PMC 5059509 (freier Volltext).
- ↑ T. J. Schulz u. a.: Glucose restriction extends Caenorhabditis elegans life span by inducing mitochondrial respiration and increasing oxidative stress. In: Cell Metabolism. 6(4), 2007, S. 280–293. PMID 17908557
- ↑ A. Sanz: Mitochondrial reactive oxygen species: Do they extend or shorten animal lifespan? In: Biochimica et Biophysica Acta. Band 1857, Nummer 8, August 2016, S. 1116–1126, doi:10.1016/j.bbabio.2016.03.018. PMID 26997500.
- ↑ M. Ristow u. a.: Antioxidants prevent health-promoting effects of physical exercise in humans. In: Proc Natl Acad Sci. 106, 2009, S. 8865–8870. PMID 19433800
- ↑ Vitamins Found to Curb Exercise Benefits. In: The New York Times.
- ↑ Vitamins "undo exercise efforts". In: BBC.
- ↑ Vitaminpillen bremsen positive Wirkung von Sport. In: Der Spiegel.
- ↑ Warum Sport nur ohne Vitamine die Gesundheit fördert. In: Deutsches Ärzteblatt.
- ↑ T. J. Schulz u. a.: Glucose restriction extends Caenorhabditis elegans life span by inducing mitochondrial respiration and increasing oxidative stress. In: Cell Metabolism. 6(4), 2007, S. 280–293. PMID 17908557
- ↑ J. Yun, T. Finkel: Mitohormesis. In: Cell Metabolism. 19, 2014, S. 757–766. PMID 24561260
- ↑ M. Ristow: Unraveling the truth about antioxidants: mitohormesis explains ROS-induced health benefits. In: Nature Medicine. 20, 2014, S. 709–711. PMID 24999941
- ↑ G. S. Shadel, T. L. Horvath: Mitochondrial ROS signaling in organismal homeostasis. In: Cell. 163, 2015, S. 560–569. PMID 26496603
- ↑ K. T. Kishida, E. Klann: Sources and targets of reactive oxygen species in synaptic plasticity and memory. In: Antioxid Redox Signal. 9, 2007, S. 233–244. PMID 17115936.
- ↑ Forscher wollen von Kaulquappen lernen. In: Spiegel online. 14. Januar 2013.
=================================
https://sv.wikipedia.org/wiki/Reaktiva_syref%C3%B6reningar
Reaktive iltarter
Reaktive iltarter ( ROS ) eller reaktive iltarter er en gruppe iltforbindelser, der er stærkt reaktive , primært fordi de enten er frie radikaler eller let omdannes til radikale forbindelser. Nogle typiske eksempler på reaktive iltarter er superoxid , hydrogenperoxid og hydroxylradikal . Nogle reaktive iltarter er involveret i funktioner i cellen, såsom signalering, men derefter i meget små mængder. Større mængder af reaktive iltarter i kroppen kan forårsage alvorlig skade på vigtige biologiske molekyler som DNA og RNAog er inkluderet i apoptose (programmeret celledød).
Reaktive iltarter sammen med reaktive nitrogenforbindelser kaldes kollektivt oxidanter .
Reaktive iltarter menes at være en væsentlig årsag til kræft .
Forsvarsmekanismer i kroppen
Cellerne i den menneskelige krop har en række forsvarsmekanismer mod de skadelige virkninger af reaktive iltarter, herunder de to enzymer superoxiddismutase og katalase samt mange små molekyler, der fungerer som antioxidanter , såsom alphatocopherol (vitamin E) , ascorbinsyre (C-vitamin) samt urinsyre .
Se også
- Oxidativt stress
- http://www.medterms.com/script/main/art.asp?articlekey=26097
- http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/R/ROS.html
- https://web.archive.org/web/20070517050311/http://www.contox.se/oxidanter/oxidanter.htm
- ===============================
- https://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9riv%C3%A9_r%C3%A9actif_de_l%27oxyg%C3%A8ne
-
De reaktive iltarter (ROS) eller reaktive iltarter (ROS), på engelsk : reaktive iltarter eller ROS, er kemiske arter ilt såsom frie radikaler , af ioner ilt og peroxider , kemisk gengivet meget reaktive ved tilstedeværelsen af ikke- parrede valenselektroner . Det kan for eksempel superoxid anion O 2 –, singlet oxygen O 2 •, Hydrogenperoxid H 2 O 2eller ozon O 3[ref. nødvendigt] .
ROS kan være af eksogen oprindelse – produceret ved f.eks. Ioniserende stråling – eller ellers endogent, fremstå som biprodukter fra normal iltmetabolisme og derefter spille en vigtig rolle i kommunikation mellem celler . Deres koncentration kan imidlertid stige betydeligt i perioder med stress – under indvirkning af varme eller udsættelse for ultraviolette stråler for eksempel, især i forbindelse med klimaændringer 1 – og beskadige cellulære strukturer, som kaldes stress oxidant. .
-
Skader forårsaget af cellulære reaktive iltarter
Celler er normalt i stand til at forsvare sig mod skader forårsaget af ROS ved hjælp af enzymer såsom superoxiddismutase , katalase , lactoperoxidase , glutathionperoxidase og peroxyredoxin . Små antioxidantmolekyler såsom ascorbinsyre ( vitamin C ), tocopheroler ( vitamin E ), urinsyre og glutathion spiller også en meget vigtig rolle som cellulære antioxidanter. Polyfenoliske antioxidanter er også involveret i eliminering affrie radikaler . Det ekstracellulære medium ser derimod ud til at være mindre bevæbnet mod ROS, hvor den største plasmaantioxidant ser ud til at være urinsyre .
DRO'er er kemiske arter med meget høj reaktivitet, der er i stand til at oxidere proteiner , DNA og cellemembraner (angreb på bestanddele af lipider ved lipidperoxidering ): dette er en af de nuværende aldringsteorier ( senescens ).
Reparation stimuleret af reaktive iltarter
Mens store mængder DRO kan forårsage aldring, stimulerer meget små mængder reaktive iltforbindelser tandregenerering 2 .
Fysiologi
Produktionen af ROS er et naturligt fysiologisk fænomen forbundet med aerobt liv 3 .
Patologi
ROS kan derefter angribe vitale forbindelser i celler .
ROS kan angribe DNA ved at afbryde replikationen , hvilket fører til mutationer og kræft. De kan også angribe cellemembraner ( lipidperoxidering ) og proteiner .
På mobilniveau er konsekvenserne celledød ved apoptose eller nekrose .
På vævsniveau kan virkningen af ROS for eksempel føre til hærdning af arterierne og kardiovaskulære problemer, til forringelse af kollagen og derfor til vævets stivhed.
Aldring
Virkningen af ROS er en af årsagerne til aldring . Det foreslås derfor, at lægemidler, der reducerer in vivo ("levende") koncentration af ROS, kan forlænge forventet levetid . [ref. nødvendig]
Forsvar mod ROS ændring
Reaktive iltarter (engelsk forkortelse: ROS) og deres afgiftningssystem (forenklet version). SOD: superoxiddismutase , GSH-peroxidase: glutathionperoxidase .Organisationen har et antal forsvar mod DRO'er. De involverer enzymer såsom superoxiddismutaser , katalaser , glutathionperoxidase og glutathionreduktase . Når dette afgiftningssystem er overvældet, er kroppen i en situation med oxidativ stress . Andre antioxidanter (kemiske arter, der forhindrer skadelige oxidationsreaktioner forårsaget af ROS) er små molekyler såsom vitamin E og C , carotenoider , visse polyfenoler ,æteriske olier , carnosine .
Oxidativ stress
Dannelsen af frie radikaler i organismen er konstant og uadskillelig fra livet i en oxiderende atmosfære, men overdreven afhænger af eksterne faktorer såsom stress , træthed og intensiv fysisk træning, indtagelse af tobak , alkohol , atmosfærisk forurening eller ved ioniserende stråler , såsom røntgenstråler .
Visse genetiske sygdomme forårsager en overproduktion af ROS eller en reduceret effektivitet i forsvarssystemet. Overproduktion af DRO er observeret ved Alzheimers og Parkinsons sygdomme .
ROS kan deltage i afvisning af transplantationer under organtransplantationer.
- Cossu C., Doyotte A., Jacquin M.C. et Vasseur P. (1997), Mécanismes de formation et effets des espèces réactives de l'oxygène, dans Biomarqueurs en écotoxicologie, aspects fondamentaux, Lagadic L., Caquet T., Amiard J.C. et Ramade F. (éds.), Masson, Paris, 125-148.86
- (en) Mudasir Irfan Dar, Mohd Irfan Naikoo, Fareed Ahmad Khan, Farha Rehman, Iain D. Green, Fauzia Naushin et Abid Ali Ansari, « An Introduction to Reactive Oxygen Species Metabolism Under Changing Climate in Plants », dans M. Iqbal R. Khan et Nafees A. Khan, Reactive Oxygen Species and Antioxidant Systems in Plants: Role and Regulation under Abiotic Stress, Singapour, Springer, (ISBN 978-981-10-5253-8 et 978-981-10-5254-5, DOI 10.1007/978-981-10-5254-5_2, lire en ligne [archive), p. 25-52.
Note
- Dar et al. 2017.
- (en-GB) Richard Gawel, « Researcher Uses Lasers to Regenerate Dental Tissue » [archive, sur dentistrytoday.com, (consulté le 1er juillet 2019).
- Monique Gardès-Albert, « Espèces réactives de l'oxygène Comment l'oxygène peut-il devenir toxique ? », L'Actualité Chimique,
-
- Stress oxydant
- Pollution photochimique
- Oxydation
- Santé environnementale
- Processus d'oxydation avancé
- Dérivé réactif de l'azote
- ==================================
- https://da.wikipedia.org/wiki/Peroxisom
I marts 2021 fokuserer vi bl.a. på at forbedre uencyklopædiske artikler. (Læs her om sitenotice)
Peroxisom
Spring til navigationSpring til søgning
Formatering
Denne artikel bør formateres (med interne links, afsnitsinddeling o.l.) som det anbefales i Wikipedias stilmanual. Husk også at tilføje kilder!
Basal struktur af et peroxisom. Den krystalloide kerne (når tilstede) består typisk af Alkohol oxidase.Et peroxisom (IPA: [pɛɜˈɹɒksɪˌsoʊm]) [1] er en membranindkapslet organelle (tidligere kendt som et "microbody"), der findes i cytoplasmaen for næsten alle eukaryote celler [2]. Peroxisomer er oxidative organeller. Ofte tjener molekylært ilt som et co-substrat, hvorfra brintoverilte (H2O2) dannes. Peroxisomer er navngivet efter deres brintoverilte-genererende -og borteliminerende egenskaber. De udfører nøgleroller i lipidmetabolismen og omdannelsen af reaktive iltarter, specifikt brintoverilte
Peroxisomer er involveret i katabolismen af meget langkædede fedtsyrer, forgrenede fedtsyrer, galdesyrer (i leveren), D-aminosyrer, polyaminer, reduktion af reaktive iltarter [3] og biosyntese af plasmalogener (etherphospholipider), der er kritiske for den normale funktion af pattedyrs hjerner og lunger [4]. De indeholder også ca. 10% af den totale aktivitet af to enzymer (Glucose-6-phosphat dehydrogenase og 6-Phosphogluconate dehydrogenase) i pentosefosfatvejen [5], som er vigtig for energimetabolismen. [4] Det diskuteres stadig, om peroxisomer er involveret i isoprenoid- og kolesterolsyntese hos dyr. Andre kendte peroxisomale funktioner inkluderer glyoxylatcyklus i spirende frø ("glyoxysomer"), fotorespiration i blade, [6] glykolyse i trypanosomer ("glycosomer") og metanol og / eller aminoxidation og assimilering i nogle gærer.
Historie
Peroxisomer (mikrobodies) blev først beskrevet af en svensk doktorand, J. Rhodin i 1954. [7] Efterfølgende blev de identificeret som organeller af den belgiske cytolog Christian de Duve i 1967, [8] De Duve og hans forskningsgrupppe opdagede, at peroxisomer indeholder flere oxidaser involveret i produktionen af brintoverilte (H2O2) samt katalase involveret i nedbrydningen af H2O2 til ilt og vand. På grund af deres rolle i brintoverilte-metabolismen navngav De Duve dem "peroxisomes", og erstattede det tidligere anvendte morfologiske udtryk "microbodies". Senere blev det beskrevet, at proteinet luciferase fra ildfluer er målrettet mod peroxisomer i pattedyrceller. Dette bidrog til opdagelse af specifikke peptid-sekvensen der sørger for at peroxisomproteiner bliver lokaliseret til netop proxisomerne ikke andre organeller, hvilket medførte en række signifikante fremskridt i peroxisomforskningen [9] [10].
Struktur
Peroxisomer i rotte neonatale cardiomyocytceller. Cellerne er farvet med "The SelectFX Alexa Fluor 488 Peroxisome Labeling Kit" og er rettet mod det peroxisomale membranprotein 70 kDa (PMP 70)Peroxisomer er små (0,1-1 µm diameter) subcellulære rum (organeller) med en fin indre, granulær matrix. Peroxisomer er indkapslet af en enkelt membran bestående af to lag fedtsyre, med en hydrofob kerne og hydrofil ydre struktur, og kan findes i cytoplasmaet i en celle. [11] [12]
Ved at have et aflukket og indkapslet miljø, skabes der et optimeret miljø til en række forskellige metaboliske reaktioner der kræves for at opretholde cellulære funktioner og levedygtighed af organismen.
Antallet, størrelsen og proteinsammensætningen af peroxisomer er varierende og afhænger af celletype og miljøbetingelser.
For eksempel i bagegær (Saccharomyces cerevisiae), observeret, at der med god glukosetilførsel kun er nogle få, små peroxisomer til stede. I modsætning hertil, når gærerne blev leveret med langkædede fedtsyrer som eneste kulstofkilde, kan der dannes op til 20 til 25 store peroxisomer.
I bagegær (Saccharomyces cerevisiae) for eksempel, findes kun ganske få og små peroxisomer når man kultiverer bagegær i et medie tilsat glukose som den primære kulstofkilde. Kultivere man derimod bagegær i et medie indeholdende langkædede fedtsyre som eneste kulstofkilde, kan der dannes et større antal peroxisomer der er synlige i et lysmikroskop [13].
Metaboliske funktioner
En af peroxisomets primære funktioner er nedbrydningen af meget langkædede fedtsyrer gennem beta-oxidation. I dyreceller omdannes de lange fedtsyrer til mellemlange fedtsyrer, som derefter importeres ind i mitokondrierne, hvor de til sidst nedbrydes til kuldioxid og vand. I gær- og planteceller udføres denne proces udelukkende i peroxisomer. [14] [15]
Dannelsen af plasmalogen i dyreceller forekommer også i peroxisomer. Plasmalogen er det mest udbredte phospholipid i aksoners myelin. Mangel på plasmalogener forårsager forandring i myeliniseringen af nerveceller, hvilket er en af grundene til, at mange peroxisomale lidelser påvirker nervesystemet. [14] Peroxisomer spiller også en rolle i produktionen af galdesyrer, der er vigtige for absorptionen af fedt og fedtopløselige vitaminer, såsom vitamin A og K. Mange hudlidelser af genetisk afstamning påvirker peroxisomets funktion som resultat [15].
De specifikke metaboliske veje, der udelukkende forekommer i peroxisomer fra pattedyr, er: [4]
• α-oxidation af phytansyre
• β-oxidation af meget langkædede og flerumættede fedtsyrer
• Biosyntese af plasmalogener
• Konjugering af kololsyre som en del af galdesyresyntese
Peroxisomer indeholder oxidative enzymer, såsom D-aminosyreoxidase og urinsyreoxidase [16]. Imidlertid er det sidste enzym fraværende hos mennesker, hvilket forklarer sygdommen kendt som gigt, forårsaget af ophobning af urinsyre. Visse enzymer i peroxisomet fjerner hydrogenatomer fra specifikke organiske substrater (mærket R) ved hjælp af molekylært ilt ved en oxidativ reaktion, hvorved der produceres brintoverilte (H2O2, hvilket i sig selv er giftigt):
{\displaystyle {\ce {RH + O2 -> R + H2O2}}}
Et andet peroxisomal enzym, katalase, bruger denne H2O2 til at oxidere andre substrater, herunder fenoler, myresyre, formaldehyd og alkohol ved hjælp af peroxidationsreaktioner:
{\displaystyle {\ce {H2O2 + R' H2 -> R' + 2H2O}}}, hvilket eliminerer den giftige brintoverilte.
Denne reaktion er vigtig i lever– og nyreceller, hvor peroxisomerne afgifter forskellige giftige stoffer, der kommer ind i blodet. Cirka 25% af den ætanol, som mennesker spiser ved at drikke alkoholholdige drikkevarer, oxideres til acetaldehyd på denne måde [14]. Når overskydende H2O2 akkumuleres i cellen, konverterer den desuden til H2O gennem denne reaktion:
{\displaystyle {\ce {2H2O2 -> 2H2O + O2}}}
Højere planter indeholder et arsenal af antioxidative enzymer, såsom superoxiddismutase, komponenterne i ascorbat-glutathion-cyklussen og NADP-dehydrogenaser i pentose-phosphat-vejen. Det er blevet påvist, at peroxisomer genererer superoxid (O2 • -) og nitrogenoxid (• NO) radikaler [17] [18]. Derudover har man blandet påvist at disse reaktive iltarter fungere som signalmolekyler i planter og dyr, i relation til en sund aldring og dertil aldersrelaterede lidelser hos mennesker [19].
I planteceller polariseres peroxisomet når planten bekæmper trusler fra patogener såsom potentielle svampeinfektioner og indtrængning. En eventuel infektion får plantecellen til at overproducere glukosinolatmolekyler som værende et antimykotisk forsvarsstof til at afværge truslen. Glukosinolat er derefter leveret ud af cellen til et intercellulære rum imellem plantcellevæggen til af bekæmpe svampen. Leveringen er glukosinolat er afhængig af de to peroxisomale proteiner, PEN2 og Pen3 [20]. Peroxisomer hos pattedyr og mennesker bidrager også til anti-viralt forsvar [21] og bekæmpelse af patogener [22].
Peroxisomdannelse og formation
Fordelingen af peroxisomer mærket med en monomer eqFP611-variant (fluorescence protein) i HEK293-celler under mitosePeroxisomer kan afledes fra den endoplasmatiske retikulum under visse eksperimentelle betingelser og replikere ved membranvækst og opdeling af forudgående organeller [23] [24] [25]. Peroxisomale matrixproteiner translateres i cytoplasmaet før import. Specifikke aminosyresekvenser (PTS eller peroxisomale transportsekvenser) ved C-terminus (PTS1) eller N-terminus (PTS2) af peroxisomal matrixproteiner signaliserer, at de skal importeres til peroxisomet via hjælpeproteiner.
Der er i øjeblikket 36 kendte proteiner involveret i peroxisomdannelse og vedligeholdelse, kaldet peroxiner [26] og som deltager i processen med peroxisomformation i forskellige organismer. I pattedyr er der 13 karakteriserede peroxiner. I modsætning til proteinimport til det endoplasmatiske retikulum (ER) eller mitokondrier, behøver proteiner ikke at blive udfoldet for at blive importeret til det peroxisomale matrix (lumen). Matrixproteinimportreceptorer, peroxinerne PEX5 og PEX7, ledsager deres fragt (protein) indeholdende henholdsvis et PTS1- eller en PTS2-aminosyresekvens helt til peroxisomet, hvor de frigiver lasten i den peroxisomale matrix og vender derefter tilbage til cytosolet.
Derudover findes en variant af peroxisomalt proteinimport kaldet "piggy backing". Proteiner, der transporteres ved denne unikke metode, har ikke et kanonisk PTS, men binder sig til et PTS-protein, der så importeres som et proteinkompleks [27]. En model, der beskriver importcyklussen, kaldes den udvidede shuttle-mekanisme. [28] Der er nu bevis for, at ATP–hydrolyse er påkrævet til genanvendelse af receptorer til cytosolet. Ubiquitination er også afgørende for eksporten af PEX5 fra peroxisomet til cytosolet. Biogenesen af den peroxisomale membran og indsættelsen af peroxisomale membranproteiner (PMP'er) kræver peroxinerne PEX19, PEX3 og PEX16. PEX19 er en PMP-receptor og chaperon, der binder PMP'erne og dirigerer dem til den peroxisomale membran, hvor den interagerer med PEX3, et peroxisomalt integralt membranprotein. PMP'er indsættes derefter i den peroxisomale membran.
Nedbrydning af peroxisomer kaldes pexophagy. [29]
Peroxisomale interaktioner og kommunikation
De forskellige funktioner i peroxisomet kræver dynamiske interaktioner og samarbejde med mange organeller involveret i cellulær lipidmetabolisme, såsom det endoplasmatiske retikulum (ER), mitokondrier, lipiddråber og lysosomer. [30]
Peroxisomer interagerer med mitokondrier i adskillige metaboliske veje, herunder β-oxidation af fedtsyrer og metabolismen af reaktive iltarter. [4] Begge organeller er i tæt kontakt med det endoplasmatiske retikulum (ER) og deler flere proteiner, herunder organelle fissionsfaktorer. [31] Peroxisomer interagerer også med det endoplasmatiske retikulum (ER) i syntesen af etherlipider (plasmalogener), som er vigtige for nerveceller (se ovenfor). Fysisk kontakt mellem organeller formidles ofte af membrankontaktsteder, hvor membraner fra to organeller er fysisk bundet for at muliggøre hurtig overførsel af små molekyler, organel kommunikation som er afgørende for koordinering af cellulære funktioner og dermed menneskers sundhed. [32] Ændringer af membrankontakter er blevet observeret i forskellige sygdomme.
(A) Lysmikroskopibillede af den methylotrofe gær, Hansenula polymorpha (også kendt som Ogata polymorpha, tidligere navngivet Pichia angusta), kultiveret i kulstof-begrænsede forhold (metanol som kulstofkilde) i en bioreaktor konfigureret som en chemostat. Ved at kultivere H. polymorpha under disse for dannes firkantede krystaller af proteinet Alkohol oxidase. (B) Transmissions elektronmikroskpibillede (TEM) af H. polymorpha, her kutiveret i flasker med glukose som kulstofkilde. (C) Transmissions elektronmikroskpibillede af H. polymorpha kultiveret under metanol-begrænsede forhold i en chemostat. Her ses mange peroxismer der optager langt størstedelen af cellens volume. (D-F) Immunocytokemisk lokalisering af proteinerne alkohol oxidase (AO; billede D), katalase (Cat; billede E) og dihydroxyacetone syntase (DHAS; billede F) af H. polymorpha kultiveret under metanol-begrænsede forhold i en kulturflasker. Noter at proteinet DHAS (billede F) findes inde i hele peroxisomets matrix (lumen), hvorimod katalase (Cat; billede E) primært ses langs kanten af den peroxisomale membrane. Ved at bruge polyklonale antistoffer udviklet mod AO, Cat og DHAS (derefter koblet til guldpartikler), er det muligt at lokalisere de nævnte proteiner. Organeller nævnt, M (mitokondrie); N (nukleus); P (peroxisom); V (vakuole). Den sorte bar repræsenterer 1 µm.Associerede medicinske tilstande
Peroxisomale lidelser er en klasse af medicinske tilstande, der typisk påvirker det menneskelige nervesystem såvel som mange andre organsystemer. To almindelige eksempler er Adrenoleukodystrofi og peroxisom biogeneseforstyrrelser [33] [34].
Relaterede gener
PEX-gener koder for peroxisome-relaterede proteins ("peroxiner"), der kræves til korrekt peroxisomdannelse, som beskrevet ovenfor. Membranformation og -vedligeholdelse kræver tre af disse (peroxiner 3, 16 og 19) og kan forekomme uden import af matrixenzymerne (lumen). Delingen er peroxisomet til datterperoxisomer reguleres af proteinet, Pex11p.
Gener, der koder for peroxinproteiner inkluderer: PEX1, PEX2 (PXMP3), PEX3, PEX5, PEX6, PEX7, PEX9 [35] [36], PEX10, PEX11A, PEX11B, PEX11G, PEX12, PEX13, PEX14, PEX16, PEX19, PEX26, PEX28, PEX30 og PEX31. Nummereringen -og funktionen af Pex-proteins variere mellem organismer.
Evolutionær oprindelse
Proteinindholdet i peroxisomer varierer på tværs af arter eller organismer, men tilstedeværelsen af proteiner, der er fælles for mange arter, er blevet brugt til at antyde en endosymbiotisk oprindelse; det vil sige, peroxisomer udviklede sig fra bakterier, der invaderede større celler som parasitter, og meget gradvist udviklede et symbiotisk forhold. [37] Denne opfattelse er imidlertid blevet udfordret af de nylige opdagelser. [38] Som for eksempel peroxisome-frie mutanterlinjer, gendanne peroxisomer efter introduktion af vildtypegenet.
To uafhængige evolutionære analyser af det peroxisomale proteom fandt homologier mellem det peroxisomale importmaskineri og ERAD-vejen i det endoplasmatiske retikulum [39] [40] sammen med et antal metaboliske enzymer, der sandsynligvis blev rekrutteret fra mitokondrierne. [40] For nylig blev det antydet, at peroxisomet kan have haft en aktinobakteriel oprindelse [41], men dette er kontroversielt. [42]
Andre relaterede organeller
Andre organeller i "micro body" familien er relateret til peroxisomer. Dette inkluderer glyoxysomer i planter og filamentøse svampe, glycosomer i kinetoplastider, [43] og Woroninlegemer filamentøse svampe.
Noter
Yderligere læsning
· Innovative Training Network PERICO
· Schrader M, Costello J, Godinho LF, Islinger M (2015). "Peroxisome-mitochondria interplay and disease". J Inherit Metab Dis. 38 (4): 681–702. doi:10.1007/s10545-015-9819-7. PMID 25687155.
· Schrader M, Fahimi HD (2008). "The peroxisome: still a mysterious organelle". Histochem Cell Biol. 129 (4): 421–440. doi:10.1007/s00418-008-0396-9. PMC 2668598. PMID 18274771.
· Effelsberg D, Cruz-Zaragoza LD, Schliebs W, Erdmann R (2016). "Pex9p is a novel yeast peroxisomal import receptor for PTS1-proteins". Journal of Cell Science. 129 (21): 4057–4066. doi:10.1242/jcs.195271. PMID 27678487.
· Yifrach E, Chuartzman SG, Dahan N, Maskit S, Zada L, Weill U, Yofe I, Olender T, Schuldiner M, Zalckvar E (2016). "Characterization of proteome dynamics in oleate reveals a novel peroxisome targeting receptor". Journal of Cell Science. 129 (21): 4067–4075. doi:10.1242/jcs.195255. PMID 27663510.
· Mateos RM, León AM, Sandalio LM, Gómez M, del Río LA, Palma JM (December 2003). "Peroxisomes from pepper fruits (Capsicum annuum L.): purification, characterisation and antioxidant activity". Journal of Plant Physiology. 160 (12): 1507–16. doi:10.1078/0176-1617-01008. PMID 14717445.
· Corpas FJ, Barroso JB (2014). "Functional implications of peroxisomal nitric oxide (NO) in plants". Frontiers in Plant Science. 5: 97. doi:10.3389/fpls.2014.00097. PMC 3956114. PMID 24672535.
· Corpas FJ (November 2015). "What is the role of hydrogen peroxide in plant peroxisomes?". Plant Biology. 17 (6): 1099–103. doi:10.1111/plb.12376. PMID 26242708.
·
Referencer
1. "Definition of PEROXISOME". www.merriam-webster.com. Retrieved 2019-10-30.
2. ^ Islinger M, Voelkl A, Fahimi HD, Schrader M (November 2018). "The peroxisome: an update on mysteries 2.0". Histochemistry and Cell Biology. 150 (5): 443–471. doi:10.1007/s00418-018-1722-5. PMC 6182659. PMID 30219925.
3. ^ Bonekamp NA, Völkl A, Fahimi HD, Schrader M (2009). "Reactive oxygen species and peroxisomes: struggling for balance". BioFactors. 35 (4): 346–55. doi:10.1002/biof.48. PMID 19459143.
4. ^ Jump up to:a b c d e Wanders RJ, Waterham HR (2006). "Biochemistry of mammalian peroxisomes revisited". Annual Review of Biochemistry. 75: 295–332. doi:10.1146/annurev.biochem.74.082803.133329. PMID 16756494.
5. ^ Antonenkov, Vasily D. (Jul 1989). "Dehydrogenases of the pentose phosphate pathway in rat liver peroxisomes". European Journal of Biochemistry. 183 (1): 75–82. doi:10.1111/j.1432-1033.1989.tb14898.x. ISSN 0014-2956. PMID 2753047.
6. ^ Evert RF, Eichhorn SE (2006). Esau's Plant Anatomy: Meristems, Cells, and Tissues of the Plant Body: Their Structure, Function, and Development. John Wiley & Sons. ISBN 9780471738435.
7. ^ Rhodin, J (1954). "Correlation of ultrastructural organization and function in normal and experimentally changed proximal tubule cells of the mouse kidney". Doctorate Thesis. Karolinska Institutet, Stockholm.
8. ^ de Duve C (April 1969). "The peroxisome: a new cytoplasmic organelle". Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 173 (1030): 71–83. Bibcode:1969RSPSB.173…71D. doi:10.1098/rspb.1969.0039. PMID 4389648.
9. ^ Keller, G. A.; Gould, S.; Deluca, M.; Subramani, S. (May 1987). "Firefly luciferase is targeted to peroxisomes in mammalian cells". Proceedings of the National Academy of Sciences. 84(10): 3264–3268. doi:10.1073/pnas.84.10.3264. ISSN 0027-8424. PMC 304849. PMID 3554235.
10. ^ Gould, S. J. (Sep 1988). "Identification of peroxisomal targeting signals located at the carboxy terminus of four peroxisomal proteins". The Journal of Cell Biology. 107 (3): 897–905. doi:10.1083/jcb.107.3.897. ISSN 0021-9525. PMC 2115268. PMID 2901422.
11. ^ Karlson, P, Doenecke D, Koolman J, Fuchs G, Gerok W (2005). Karlsons Biochemistry and Pathobiochemistry (15 ed.). Stuttgart: Georg Thieme. pp. 396f. ISBN 978-3133578158. OCLC 181474420.
12. ^ Raven PH, Evert RF, Eichhorn SE (2006). Biology of Plants (4 ed.). Berlin: De Gruyter. pp. 53f. ISBN 978-3-11-018531-7. OCLC 180904366.
13. ^ Feldmann H (2009). Yeast: Molecular and Cell Biology. Weinheim: Wiley-VCH. p. 159. ISBN 978-3527326099. OCLC 489629727.
14. ^ Jump up to:a b c Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). "Chapter 12: Peroxisomes". Molecular Biology of the Cell (Fourth ed.). New York: Garland Science. ISBN 978-0-8153-3218-3.
15. ^ Jump up to:a b Schrader, Michael; Kamoshita, Maki; Islinger, Markus (Mar 2019). "Organelle interplay—peroxisome interactions in health and disease". Journal of Inherited Metabolic Disease. 0. doi:10.1002/jimd.12083. ISSN 1573-2665. PMID 30864148.
16. ^ del Río LA, Sandalio LM, Palma JM, Bueno P, Corpas FJ (November 1992). "Metabolism of oxygen radicals in peroxisomes and cellular implications". Free Radical Biology & Medicine. 13(5): 557–80. doi:10.1016/0891-5849(92)90150-F. PMID 1334030.
17. ^ Corpas FJ, Barroso JB, del Río LA (April 2001). "Peroxisomes as a source of reactive oxygen species and nitric oxide signal molecules in plant cells". Trends in Plant Science. 6 (4): 145–50. doi:10.1016/S1360-1385(01)01898-2. PMID 11286918.
18. ^ Corpas FJ, Barroso JB, Carreras A, Quirós M, León AM, Romero-Puertas MC, et al. (September 2004). "Cellular and subcellular localization of endogenous nitric oxide in young and senescent pea plants". Plant Physiology. 136 (1): 2722–33. doi:10.1104/pp.104.042812. PMC 523336. PMID 15347796.
19. ^ Lismont C, Revenco I, Fransen M (July 2019). "Peroxisomal Hydrogen Peroxide Metabolism and Signaling in Health and Disease". International Journal of Molecular Sciences. 20 (15): 3673. doi:10.3390/ijms20153673. PMC 6695606. PMID 31357514.
20. ^ Bednarek P, Pislewska-Bednarek M, Svatos A, Schneider B, Doubsky J, Mansurova M, et al. (January 2009). "A glucosinolate metabolism pathway in living plant cells mediates broad-spectrum antifungal defense". Science. 323 (5910): 101–6. Bibcode:2009Sci…323..101B. doi:10.1126/science.1163732. PMID 19095900.
21. ^ Dixit E, Boulant S, Zhang Y, Lee AS, Odendall C, Shum B, et al. (May 2010). "Peroxisomes are signaling platforms for antiviral innate immunity". Cell. 141 (4): 668–81. doi:10.1016/j.cell.2010.04.018. PMC 3670185. PMID 20451243.
22. ^ Di Cara F, Bülow MH, Simmonds AJ, Rachubinski RA (November 2018). "Dysfunctional peroxisomes compromise gut structure and host defense by increased cell death and Tor-dependent autophagy". Molecular Biology of the Cell. 29 (22): 2766–2783. doi:10.1091/mbc.E18-07-0434. PMC 6249834. PMID 30188767.
23. ^ Hoepfner D, Schildknegt D, Braakman I, Philippsen P, Tabak HF (July 2005). "Contribution of the endoplasmic reticulum to peroxisome formation". Cell. 122 (1): 85–95. doi:10.1016/j.cell.2005.04.025. PMID 16009135.
24. ^ Schrader M, Costello JL, Godinho LF, Azadi AS, Islinger M (May 2016). "Proliferation and fission of peroxisomes – An update". Biochimica et Biophysica Acta. 1863 (5): 971–83. doi:10.1016/j.bbamcr.2015.09.024. PMID 26409486.
25. ^ Lazarow PB, Fujiki Y (Nov 1985). "Biogenesis of peroxisomes". Annual Review of Cell Biology. 1 (1): 489–530. doi:10.1146/annurev.cb.01.110185.002421. PMID 3916321.
26. ^ Saleem RA, Smith JJ, Aitchison JD (December 2006). "Proteomics of the peroxisome". Biochimica et Biophysica Acta. 1763 (12): 1541–51. doi:10.1016/j.bbamcr.2006.09.005. PMC 1858641. PMID 17050007.
27. ^ Thoms, Sven (Nov 2015). "Import of proteins into peroxisomes: piggybacking to a new home away from home". Open Biology. 5 (11): 150148. doi:10.1098/rsob.150148. ISSN 2046-2441. PMC 4680570. PMID 26581572.
28. ^ Dammai V, Subramani S (April 2001). "The human peroxisomal targeting signal receptor, Pex5p, is translocated into the peroxisomal matrix and recycled to the cytosol". Cell. 105 (2): 187–96. doi:10.1016/s0092-8674(01)00310-5. PMID 11336669.
29. ^ Eberhart T, Kovacs WJ (November 2018). "Pexophagy in yeast and mammals: an update on mysteries". Histochemistry and Cell Biology. 150 (5): 473–488. doi:10.1007/s00418-018-1724-3. hdl:20.500.11850/302080. PMID 30238155.
30. ^ Shai N, Schuldiner M, Zalckvar E (May 2016). "No peroxisome is an island – Peroxisome contact sites". Biochimica et Biophysica Acta. 1863 (5): 1061–9. doi:10.1016/j.bbamcr.2015.09.016. PMC 4869879. PMID 26384874.
31. ^ Costello JL, Passmore JB, Islinger M, Schrader M (2018). "Multi-localized Proteins: The Peroxisome-Mitochondria Connection". Sub-Cellular Biochemistry. Subcellular Biochemistry. 89: 383–415. doi:10.1007/978-981-13-2233-4_17. ISBN 978-981-13-2232-7. PMID 30378033.
32. ^ Castro IG, Schuldiner M, Zalckvar E (March 2018). "Mind the Organelle Gap – Peroxisome Contact Sites in Disease". Trends in Biochemical Sciences. 43 (3): 199–210. doi:10.1016/j.tibs.2018.01.001. PMC 6252078. PMID 29395653.
33. ^ Depreter M, Espeel M, Roels F (June 2003). "Human peroxisomal disorders". Microscopy Research and Technique. 61 (2): 203–23. doi:10.1002/jemt.10330. PMID 12740827.
34. ^ Islinger, Markus; Grille, Sandra; Fahimi, H. Dariush; Schrader, Michael (Mar 2012). "The peroxisome: an update on mysteries". Histochemistry and Cell Biology. 137 (5): 547–574. doi:10.1007/s00418-012-0941-4. hdl:10871/33969. ISSN 0948-6143. PMID 22415027.
35. ^ Effelsberg D, Cruz-Zaragoza LD, Schliebs W, Erdmann R (November 2016). "Pex9p is a new yeast peroxisomal import receptor for PTS1-containing proteins". Journal of Cell Science. 129(21): 4057–4066. doi:10.1242/jcs.195271. PMID 27678487.
36. ^ Yifrach E, Chuartzman SG, Dahan N, Maskit S, Zada L, Weill U, et al. (November 2016). "Characterization of proteome dynamics during growth in oleate reveals a new peroxisome-targeting receptor". Journal of Cell Science. 129 (21): 4067–4075. doi:10.1242/jcs.195255. PMC 6275125. PMID 27663510.
37. ^ Lazarow PB, Fujiki Y (1985). "Biogenesis of peroxisomes". Annual Review of Cell Biology. 1: 489–530. doi:10.1146/annurev.cb.01.110185.002421. PMID 3916321.
38. ^ Fagarasanu A, Fagarasanu M, Rachubinski RA (2007). "Maintaining peroxisome populations: a story of division and inheritance". Annual Review of Cell and Developmental Biology. 23: 321–44. doi:10.1146/annurev.cellbio.23.090506.123456. PMID 17506702.
39. ^ Schlüter A, Fourcade S, Ripp R, Mandel JL, Poch O, Pujol A (April 2006). "The evolutionary origin of peroxisomes: an ER-peroxisome connection". Molecular Biology and Evolution. 23 (4): 838–45. doi:10.1093/molbev/msj103. PMID 16452116.
40. ^ Jump up to:a b Gabaldón T, Snel B, van Zimmeren F, Hemrika W, Tabak H, Huynen MA (March 2006). "Origin and evolution of the peroxisomal proteome". Biology Direct. 1: 8. doi:10.1186/1745-6150-1-8. PMC 1472686. PMID 16556314.
41. ^ Duhita N, Le HA, Satoshi S, Kazuo H, Daisuke M, Takao S (January 2010). "The origin of peroxisomes: The possibility of an actinobacterial symbiosis". Gene. 450 (1–2): 18–24. doi:10.1016/j.gene.2009.09.014. PMID 19818387.
42. ^ Gabaldón T, Capella-Gutiérrez S (October 2010). "Lack of phylogenetic support for a supposed actinobacterial origin of peroxisomes". Gene. 465 (1–2): 61–5. doi:10.1016/j.gene.2010.06.004. PMID 20600706.
43. ^ Blattner J, Swinkels B, Dörsam H, Prospero T, Subramani S, Clayton C (December 1992). "Glycosome assembly in trypanosomes: variations in the acceptable degeneracy of a COOH-terminal microbody targeting signal". The Journal of Cell Biology. 119 (5): 1129–36. doi:10.1083/jcb.119.5.1129. PMC 2289717. PMID 1447292.
Recent Comments