ΠΑΝΔΠΗΣΖΜΗΟ ΠΑΣΡΧΝ ΥΟΛΖ ΘΔΣΗΚΧΝ ΔΠΗΣΖΜΧΝ ΣΜΖΜΑ ΒΗΟΛΟΓΗΑ ΣΟΜΔΑ ΓΔΝΔΣΗΚΖ ΒΗΟΛΟΓΗΑ ΚΤΣΣΑΡΟΤ ΚΑΗ ΑΝΑΠΣΤΞΖ. Μεηαπηοπζαηυ δίπθςια εζδίηεοζδξ

Transcript

1 ΠΑΝΔΠΗΣΖΜΗΟ ΠΑΣΡΧΝ ΥΟΛΖ ΘΔΣΗΚΧΝ ΔΠΗΣΖΜΧΝ ΣΜΖΜΑ ΒΗΟΛΟΓΗΑ ΣΟΜΔΑ ΓΔΝΔΣΗΚΖ ΒΗΟΛΟΓΗΑ ΚΤΣΣΑΡΟΤ ΚΑΗ ΑΝΑΠΣΤΞΖ «Μέεμδμξ πνμζδζμνζζιμφ ηδξ βεκζηήξ ηαζ εζδζηήξ εεζμθζηήξ μλεζδμακαβςβζηήξ ηαηάζηαζδξ ηςκ μνβακζζιχκ» Μεηαπηοπζαηυ δίπθςια εζδίηεοζδξ ηακαηίνπ Δηξήλε Πάηνα, 2010

2 ΣΡΗΜΔΛΖ ΔΞΔΣΑΣΗΚΖ ΔΠΗΣΡΟΠΖ Γεςνβίμο Υνήζημξ Δπζαθέπςκ Πακαβυπμοθμξ Νίημξ Κεθαθζαημφ Μανίκα Καεδβδηήξ Σιήιαημξ Βζμθμβίαξ Πακεπζζηδιίμο Παηνχκ Λέηημναξ Σιήιαημξ Βζμθμβίαξ Πακεπζζηδιίμο Παηνχκ Λέηημναξ Σιήιαημξ Βζμθμβίαξ Πακεπζζηδιίμο Παηνχκ 2

3 ΠΡΟΛΟΓΟ Ζ πανμφζα ιεηαπηοπζαηή δζαηνζαή δζεηπεναζχεδηε ζημ ενβαζηήνζμ Βζμπδιείαξ ημο ημιέα Γεκεηζηήξ, Βζμθμβίαξ ηοηηάνμο ηαζ Ακάπηολδξ, ημο ηιήιαημξ Βζμθμβίαξ, ημο Πακεπζζηδιίμο Παηνχκ, ηαηά ημ πνμκζηυ δζάζηδια Ανπζηά, εα ήεεθα κα εοπανζζηήζς εενιά ημκ επζαθέπμκηα ηαεδβδηή ιμο η. Υνήζημ Γεςνβίμο βζα ηδκ άνηζα ηαζ μθμηθδνςιέκδ επζζηδιμκζηή ηαεμδήβδζδ ζε υθδ ηδκ πμνεία ιμο ζημ ενβαζηήνζμ. Σμκ εοπανζζηχ ζδζαίηενα, βζαηί ζε υθδ ηδ δζάνηεζα ηδξ ζοκενβαζίαξ ιαξ, ζηάεδηε δίπθα ιμο ζε υπμζα δοζημθία ζοκάκηδζα. Θα ήεεθα αηυιδ κα εοπανζζηήζς ημκ η. Νίημ Πακαβυπμοθμ ηαζ ηδκ η. Μανίκα Κεθαθζαημφ, Λέηημνεξ ημο ηιήιαημξ Βζμθμβίαξ ημο Πακεπζζηδιίμο Παηνχκ, βζα ηδκ πνυεοιδ ζοιιεημπή ημοξ ζηδ ηνζιεθή ελεηαζηζηή επζηνμπή. Έκα ιεβάθμ εοπανζζηχ μθείθς κα εηθνάζς ζε υθα ηα ιέθδ ημο ενβαζηδνίμο βζα ημ εοπάνζζημ ηθίια ζοκενβαζίαξ ηαε υθδ ηδ δζάνηεζα ηδξ δζαηνζαήξ ιμο. Ηδζαίηενα εοπανζζηχ ημκ Κςκζηακηίκμ Γηνίκηγαθδ ηαζ ημ Γδιήηνδ Εδζζιυπμοθμ, ηαεχξ ήηακ αοημί πμο ιε αμήεδζακ κα πνμζανιμζηχ ζηζξ ζοκεήηεξ ηαζ ημκ ηνυπμ δμοθεζάξ ημο ενβαζηδνίμο. Μμο ιεηέδςζακ ηδκ ειπεζνία ημοξ ηαζ ζοκεζζέθενακ ζε ιεβάθμ ααειυ ζηδκ μθμηθήνςζδ ηςκ πεζναιάηςκ. Κθείκμκηαξ, εα ήεεθα κα πς έκα πμθφ ιεβάθμ εοπανζζηχ ζηδκ μζημβέκεζά ιμο αθθά ηαζ ζημοξ θίθμοξ ιμο βζα ηδκ πμθοδζάζηαηδ οπμζηήνζλή ημοξ, ηαεχξ ηαζ βζα ηδ ζοκεπή εκεάννοκζή ημοξ ηαε υθδ ηδ δζάνηεζα ηςκ ζπμοδχκ ιμο. 3

4 ΤΝΣΟΜΟΓΡΑΦΗΔ ΑΝΣΗΓΡΑΣΖΡΗΧΝ TCA: trichloroacetic acid HCl: οδνμπθςνζηυ μλφ DMSO: dimethyl sulfoxide DPS: Aldrithiol-4 ή 4,4 - Dithiodipyridine DMF: Dimethylformamide TBP: Tributylphosphine NHD: Νζκοδνίκδ CHCl 3 : Υθςνμθυνιζμ OPT: o-phthalaldehyde NΔΜ: N-Ethylmaleimide CBB: Γζάθοια Coomassie Brilliant Blue G-250 NaOH: Καοζηζηυ κάηνζμ ΤΝΣΟΜΟΓΡΑΦΗΔ ΟΡΧΝ ABD-F: 4-(aminosulfonyl)-7-fluoro-2,1,3- benzoxadiazole BH: Σεηνατδμαμνζηυ κάηνζμ (sodium borohydride) CMQT: 2-chloro-1-methylquinolinium tetrafluoroborate CSH: Κοζηεΐκδ (cysteine) CSSC: Κοζηίκδ (cystine) Cys-Gly: ηοζηεσκοθβθοηίκδ (cysteinylglycine) DT: Dithionite DTT: Γζεεζμενεσηυθδ (dithiothreitol) DTNB: 5,5 -Dithio-bis (2-nitrobenzoic acid) GPx: Τπενμλεζδάζδ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ (glutathione peroxidase) GR: Ακαβςβάζδ ημο GSSG (GSSG reductase) GSH: Γθμοηαεεζυκδ (glutathione) GSSG: Γζζμοθθίδζμ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ (glutathione disulfide) GST: Μεηαθμνάζδ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ (glutathione-s-transferase) HCSH: μιμηοζηεΐκδ (homocysteine) mbbr: monobromobimane NPSH: Μδ πνςηεσκζηέξ εεζυθεξ (non-protein thiols) NPSSC: Μδ πνςηεσκζηά δζζμοθθίδζα ηοζηεΐκδξ (non-protein disulfides of cysteine) NPSSG: Μδ πνςηεσκζηά δζζμοθθίδζα βθμοηαεεζυκδξ (non-protein disulfides of glutathione) NPGSH ox : Μδ πνςηεσκζηή μλεζδςιέκδ βθμοηαεεζυκδ (non-protein oxidized glutathione) NPCSH ox : Μδ πνςηεσκζηή μλεζδςιέκδ ηοζηεΐκδ (non-protein oxidized cysteine) NPSSΝΡ: Μδ πνςηεσκζηά δζζμοθθίδζα (non-protein disulfides) ODNB: n-octyl-5-dithio-2-nitrobenzoic acid PDI: Ηζμιενάζδ πνςηεσκζηχκ δζζμοθθζδίςκ (protein disulfide isomerase) PHMB: benzoic acid PSH: Πνςηεσκζηέξ εεζυθεξ (protein thiols) PSSC: Μεζηηά πνςηεσκζηά-ιδ πνςηεσκζηά δζζμοθθίδζα ηοζηεΐκδξ (mixed proteinnon protein disulfides of cysteine) 4

5 PSSG: Μεζηηά πνςηεσκζηά-ιδ πνςηεσκζηά δζζμοθθίδζα βθμοηαεεζυκδξ (mixed protein-non protein disulfides of glutathione) PSSP: Πνςηεσκζηά δζζμοθθίδζα (protein disulfides) PSSNP: Μεζηηά πνςηεσκζηά-ιδ πνςηεσκζηά δζζμοθθίδζα (mixed protein-non protein disulfides) PPh3: triphenylphosphine S- GSNO: Νζηνςδμβθμοηαεεζυκδ (S-nitrosoglutathione) TCEP: tris (2-carboxyethyl) phosphine TDE: Ακηζδνάζεζξ ακηαθθαβήξ εεζμθχκ-δζζμοθθζδίςκ (thiol-disulfide exchange reactions) TRS: Θεζμθζηή μλεζδμακαβςβζηή ηαηάζηαζδ (thiol redox state) Trx: Θεζμνεδμλίκδ (thioredoxin) TrxR: Ακαβςβάζδ ηδξ εεζμνεδμλίκδξ (thioredoxin redutase) Ttase ή Grx: εεζμθιεηαθμνάζδ (thioltransferase) ή βθμοηανεδμλίκδ (glutaredoxin) SBD-F: ammonium- 7-fluorobenzo-2-oxa-1,3-diazole-4-sulfonic acid Θ.Γ.: Θενιμηναζία δςιαηίμο ΓΘΟΚ: Γεκζηή εεζμθζηή μλεζδμακαβςβζηή ηαηάζηαζδ ΘΟΚ: Θεζμθζηή μλεζδμακαβςβζηή ηαηάζηαζδ ΔΘΟΚ: Δζδζηή εεζμθζηή ηαηάζηαζδ β-gcs: οκεεηάζδ ηδξ β-βθμοηάιοθμ-ηοζηεΐκδξ (β-glutamyl-cysteine synthetase) β-gt: β-βθμοηάιοθμ-ηνακζπεπηζδάζδ (β-glutamyl-transpeptidase) 5-IAF: 5-iodoacetamidofluorescein γ-glu-cys: γ-βθμοηαιοθηοζηεΐκδ (γ-glutamyl-cysteine) 5

6 ΠΔΡΗΔΥΟΜΔΝΑ ΠΔΡΗΛΖΦΖ.8 ΔΗΑΓΧΓΖ Ολεζδμακαβςβή ζζμννμπία Θεζυθεξ ηαζ δζζμοθθίδζα Θεζμθζηή μλεζδμακαβςβζηή ηαηάζηαζδ Θεζμθζηή oλεζδμακαβςβζηή ηαηάζηαζδ ηαζ ιείγμκα ηοηηανζηά βεβμκυηα Γθμοηαεεζυκδ (GSH) ηαζ δζζμοθθίδζμ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ (GSSG) Ακαηάθορδ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ - Ηζημνζηή ακαδνμιή Μεηααμθζζιυξ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ Πενζμπέξ ημο ηοηηάνμο υπμο εκημπίγεηαζ δ βθμοηαεεζυκδ Ζ βθμοηαεεζυκδ ηαζ μ νυθμξ ηδξ Κοζηεΐκδ (CSH) Θεζμθζηέξ μιάδεξ ζηζξ πνςηεΐκεξ Δθεφεενεξ εεζμθζηέξ μιάδεξ ηαζ ζπδιαηζζιυξ δζζμοθθζδίςκ ζηζξ πνςηεΐκεξ Μεζηηά πνςηεσκζηά-ιδ πνςηεσκζηά δζζμοθθίδζα Πχξ πνμζδζμνίγμκηαζ ζήιενα μνζζιέκεξ εεζμθζηέξ πανάιεηνμζ ηδξ ΘΟΚ ημπυξ ηδξ πανμφζαξ ενβαζίαξ ΤΛΗΚΑ ΚΑΗ ΜΔΘΟΓΟΗ Τθζηά Δπελενβαζία αζμθμβζημφ οθζημφ Μέεμδμξ πνμζδζμνζζιμφ ηδξ ΓΘΟΚ Μέεμδμξ πνμζδζμνζζιμφ ηδξ ΔΘΟΚ Μέεμδμξ πμζμηζημπμίδζδξ πνςηεσκχκ Μέεμδμζ...43 Καηαζηεοή πνυηοπςκ ηαιποθχκ.. 43 Δπελενβαζία αζμθμβζημφ οθζημφ

7 2.1. Μέεμδμξ πνμζδζμνζζιμφ ηδξ βεκζηήξ εεζμθζηήξ ηαηάζηαζδξ (ΓΘΟΚ) Πνμζδζμνζζιυξ NPSH ηαζ NPSSNP Πνμζδζμνζζιυξ PSH, PSSP ηαζ PSSNP Μέεμδμξ πνμζδζμνζζιμφ ηδξ εζδζηήξ εεζμθζηήξ ηαηάζηαζδξ (ΔΘΟΚ) Πνμζδζμνζζιυξ ηςκ CSH, NPCSH ox ηαζ PSSC ιε ημ ακηζδναζηήνζμ ηδξ κζκοδνίκδξ (NHD) Πνμζδζμνζζιυξ ηςκ GSH, NPGSH ox, GSSG ηαζ PSSG ιε ημ ακηζδναζηήνζμ o-phthalaldehyde (OPT) Μέεμδμξ πμζμηζημπμίδζδξ πνςηεσκχκ...68 ΑΠΟΣΔΛΔΜΑΣΑ-ΤΕΖΣΖΖ Ακάπηολδ ηδξ κέαξ ιεευδμο ΘΟΚ ηαζ πθεμκεηηήιαηά ηδξ έκακηζ παθαζυηενςκ ιεευδςκ Πνμηεζκυιεκμ πνμκμδζάβναιια εθανιμβήξ ηδξ κέαξ ιεευδμο Μέηνδζδ ηδξ ΘΟΚ ζε ήπαν πμκηζημφ.79 ΒΗΒΛΗΟΓΡΑΦΗΑ

8 ΠΔΡΗΛΖΦΖ Ζ μθμηθδνςιέκδ εηηίιδζδ ηδξ εεζμθζηήξ μλεζδμακαβςβζηήξ ηαηάζηαζδξ (ΘΟΚ) εκυξ μνβακζζιμφ ζζημφ ή ηοηηάνμο είκαζ πμθφ ζδιακηζηή ηαεχξ μλεζδμακαβςβζηέξ αθθαβέξ ηςκ δζαθυνςκ εεζμθζηχκ ιμνίςκ ζοκδέμκηαζ ιε ημ μλεζδςηζηυ ζηνεξ ηαζ ιε ανηεηέξ αζεέκεζεξ. Ζ βεκζηή ΘΟΚ (ΓΘΟΚ) παναηηδνίγεηαζ απυ ηζξ ζοβηεκηνχζεζξ μνζζιέκςκ ζοκυθςκ εεζμθζηχκ ιμνίςκ ζηδκ ακαβιέκδ ηαζ ηδκ μλεζδςιέκδ ιμνθή ημοξ (εεζμθζηά μλεζδμακαβςβζηά γεφβδ). Αοηά ηα γεφβδ ιπμνεί κα είκαζ ιδ πνςηεσκζηά (non-protein ή NP) (υπςξ NPSH ηαζ NPSSNP ιε ημ NP κα ζοιαμθίγεζ μπμζαδήπμηε άθθδ ιδ πνςηεσκζηή εεζυθδ) ή πνςηεσκζηά (protein ή P) (υπςξ PSH, PSSP ηαζ PSSNP). Δζδζηυηενα, μζ ηονζυηενεξ ιδ πνςηεσκζηέξ εεζυθεξ βθμοηαεεζυκδ (GSH) ηαζ ηοζηεΐκδ (CSH) ιαγί ιε ηα ζοιιεηνζηά, ιεζηηά δζζμοθθίδζά ημοξ ηαζ ηζξ μλεζδςιέκεξ ημοξ ιμνθέξ (GSSG, PSSG, PSSC, NPGSH ox, NPCSH ox,) είκαζ ηα μλεζδμακαβςβζηά γεφβδ ηα μπμία παναηηδνίγμοκ ηδκ εζδζηή ΘΟΚ (ΔΘΟΚ), ηαεχξ είκαζ εηείκα πμο απακηχκηαζ ζε ορδθυηενδ ζοβηέκηνςζδ ζημοξ μνβακζζιμφξ. ηδ δζεεκή αζαθζμβναθία δεκ οπάνπεζ ιεεμδμθμβία βζα ηδκ ηαοηυπνμκδ πμζμηζημπμίδζδ ηςκ εεζμθζηχκ ιμνίςκ πμο παναηηδνίγμοκ ηδ ΘΟΚ ηςκ μνβακζζιχκ. οκεπχξ, ζηυπμξ ηδξ πανμφζαξ ιεθέηδξ είκαζ δ ακάπηολδ ιζαξ κέαξ ιεευδμο πμζμηζημπμίδζδξ ηυζμ ηδξ ΓΘΟΚ υζμ ηαζ ηδξ ΔΘΟΚ, πμο κα είκαζ εθανιυζζιδ ζε υθμοξ ημοξ μνβακζζιμφξ. Γζα ημ δζαπςνζζιυ πνςηεσκζηχκ ηαζ ιδ πνςηεσκζηχκ ιμνίςκ πνδζζιμπμζήεδηε ημ ηνζπθςνμαηεηζηυ μλφ πμο ζε μνζζιέκδ ζοβηέκηνςζδ (>5%) ηαηααοείγεζ απμηεθεζιαηζηά υθεξ ηζξ πνςηεΐκεξ. Ο πμζμηζηυξ πνμζδζμνζζιυξ ηςκ δζζμοθθζδζηχκ ιμνίςκ ηαζ μλεζδςιέκςκ ιμνθχκ (NPSSNP, PSSP, PSSNP, GSSG, NPGSH ox, NPCSH ox, PSSG ηαζ PSSC) πναβιαημπμζήεδηε ιεηά απυ ακαβςβή ημοξ (ιε ημ ακηζδναζηήνζμ tributyl phosphine), εκχ μ πμζμηζηυξ πνμζδζμνζζιυξ ηςκ εθεφεενςκ εεζμθχκ (PSH, NPSH, GSH ηαζ CSH) πναβιαημπμζήεδηε πςνίξ ηδκ ακαβςβή ημοξ. Δζδζηυηενα, δ πμζμηζημπμίδζδ ηςκ ακαβιέκςκ δζεεζμθζηχκ μιάδςκ (δζζμοθθζδίςκ) ηαζ ηςκ εθεφεενςκ εεζμθχκ έβζκακ ιε ηα ακηζδναζηήνζα 4,4-dithiodipyridine (βζα ηζξ -SH μιάδεξ ηςκ ακαβιέκςκ δζζμοθθζδίςκ, ηαεχξ ηαζ βζα ηζξ εθεφεενεξ NPSH ηαζ PSH), o-phthalaldehyde (βζα ηδκ GSH, GSSG ηαζ NPGSH ox ) ηαζ κζκοδνίκδ (βζα ηδκ CSH ηαζ ηδκ NPCSH ox ), ζε ζοκδοαζιυ ιε ηαηάθθδθδ ιαεδιαηζηή επελενβαζία ααζζζιέκδ ζηδ ζημζπεζμιεηνία ηςκ ακηζδνάζεςκ ακαβςβήξ. Ζ 8

9 ορδθή εοαζζεδζία ηδξ ιεευδμο (ζημ επίπεδμ ημο nmol) ηδκ ηαεζζηά εθανιυζζιδ αηυιδ ηαζ ζε αζμθμβζηά δείβιαηα παιδθήξ πενζεηηζηυηδηαξ ζε εεζυθεξ (υπςξ ππ. ημ μθεαθιζηυ ηαζ ημ εβηεθαθμκςηζαίμ οβνυ). SUMMARY The thiol redox state (TRS) is an essential condition of prokaryotic and eukaryotic cells associated with all major biological processes. The general TRS (GTRS) part of it, is characterized by the levels of all thiol compounds of protein or non-protein origin in their reduced or oxidized form (thiol redox couples), while the specific TRS (STRS) by the levels of certain thiols, reduced and oxidized, free or membrane bound. The GTRS redox couples are composed of non-protein (NP) (such as NPSH and NPSSNP) or protein (P) (such as PSH, PSSP and PSSNP) thiols. On the other hand, the STRS redox couples are composed of the main non-protein thiol glutathione (GSH) and cysteine (CSH) together with their symmetric, mixed disulfides and oxidized forms (GSSG, PSSG, PSSC, NPGSH ox, NPCSH ox ). In light of the fact that there is not available any appropriate method in literature for the simultaneous determination of the main thiol components that characterize TRS, a new method is developed for the purpose of this study for the quantification of GTRS and STRS, applicable to any organism. For the separation of protein from non protein thiols, trichloroacetic acid was chosen (at 5%) as the most effective protein precipitant. The determination of disulfides and oxidized forms (NPSSNP, PSSP, PSSNP, GSSG, PSSG, PSSC, NPGSH ox and NPCSH ox ) was accomplished after their reduction with the tributyl phosphine (which, because of its hydrophobicity effectively reduces protein thiols as well), whereas the quantification of free thiols (PSH, NPSH, GSH and CSH) was accomplished without reduction. Reduced disulfides and free thiols were quantified by the more effective than DTNB 4,4- dithiodipyridine (for the determination of -SH groups of reduced disulfides as well as of free NPSH and PSH), o-phthalaldehyde (for the specific determination of GSH, GSSG and NPGSH ox ) and ninhydrin (for the specific determination of CSH and NPCSH ox ). The high sensitivity of the method (in the level of nmoles) makes it applicable even in biological samples of very low thiol concentration (such as ophthalmic or cerebrospinal fluid). 9

10 ΔΗΑΓΧΓΖ 1. Ομεηδναλαγσγηθή ηζνξξνπία Γζα ηδ δζαηήνδζδ ηδξ μιμζυζηαζδξ ηςκ γςκηακχκ μνβακζζιχκ απαζηείηαζ ηαηακάθςζδ εκένβεζαξ. ημκ άκενςπμ, αοηυ επζηοβπάκεηαζ ιε ηδ δέζιεοζδ ηδξ εκένβεζαξ πμο απεθεοεενχκεηαζ απυ μλεζδςηζηέξ δζενβαζίεξ ηαζ ηδ πνδζζιμπμίδζή ηδξ βζα ηδ δδιζμονβία ηαζ ηδ δζαηήνδζδ ηςκ ηοηηανζηχκ δμιχκ. Ζ δνάζδ αοηή πνμένπεηαζ απυ ηδ ιεηαηίκδζδ δθεηηνμκίςκ απυ έκα δυηδ δθεηηνμκίςκ ζε έκακ απμδέηηδ δθεηηνμκίςκ. Ο δυηδξ ηςκ δθεηηνμκίςκ είκαζ ημ ακαβςβζηυ ιέζμ ηαζ μ απμδέηηδξ ημ μλεζδςηζηυ. Καηά ηδκ μλείδςζδ ημο NADH ηαζ ημο FADH 2 δ ιεηαθμνά ηςκ δθεηηνμκίςκ ζημκ ηεθζηυ απμδέηηδ ημοξ, ημ ιμνζαηυ μλοβυκμ, βίκεηαζ ιέζς ιζαξ ζεζνάξ θμνέςκ δθεηηνμκίςκ πμο απμηεθμφκ ηδκ ακαπκεοζηζηή αθοζίδα. Σμ πμζυ ηδξ εκένβεζαξ πμο απεθεοεενχκεηαζ ηαηά ηζξ ακηζδνάζεζξ αοηέξ παβζδεφεηαζ ιε ιεηαηνμπή ημο ADP ζε ATP, βεβμκυξ πμο απμηεθεί ηδκ μλεζδςηζηή θςζθμνοθίςζδ. Ζ μλεζδςηζηή θςζθμνοθίςζδ απμηεθεί ηδ ιεβαθφηενδ πδβή ATP ζημοξ αενυαζμοξ μνβακζζιμφξ. Γζα ηάεε μλεζδςηζηυ ιέζμ οπάνπεζ δ ζογοβήξ ακαβςβζηή ιμνθή ιε ηδκ μπμία ζοκδέεηαζ ιε ηδ ζπέζδ: μλεζδςηζηή ιμνθή + ne - ακαβςβζηή ιμνθή Οοζζαζηζηά, μλεζδςηζηή ηαζ ακαβςβζηή ιμνθή απμηεθμφκ έκα μλεζδμακαβςβζηυ γεφβμξ. Ζ ακηαθθαβή δθεηηνμκίςκ ιεηαλφ ηδξ μλεζδςηζηήξ ηαζ ηδξ ακαβςβζηήξ ιμνθήξ εκυξ μλεζδμακαβςβζημφ γεφβμοξ πνμηαθεί αθθαβέξ ζημ μλεζδςηζηυ/ακαβςβζηυ πενζαάθθμκ ζημ μπμίμ βίκεηαζ δ ακηίδναζδ αοηή. Γεκζηά, δ μλεζδμακαβςβζηή ηαηάζηαζδ πμο επζηναηεί ζε έκα ηφηηανμ αθθά ηαζ ελςηοηηανζηά, ακηζηαημπηνίγεηαζ απυ ηδκ ηαηάζηαζδ ζηδκ μπμία ανίζηεηαζ ημ ζφκμθμ ηςκ μλεζδμακαβςβζηχκ γεοβχκ. Πναηηζηά, αοηυ είκαζ θοζζηά αδφκαημ κα πνμζδζμνζζεεί, βζα ημ θυβμ αοηυ δζαθέβμοιε: α) ιζα μιάδα μλεζδμακαβςβζηχκ γεοβχκ ιε ημζκά παναηηδνζζηζηά ηαζ ηδ πνδζζιμπμζμφιε ςξ δείηηδ ηςκ αθθαβχκ ηδξ μλεζδμακαβςβζηήξ ηαηάζηαζδξ/ζζμννμπίαξ εκυξ ζζημφ ή μνβάκμο, ή α) έκα ακηζπνμζςπεοηζηυ μλεζδμακαβςβζηυ γεφβμξ. ε υηζ αθμνά ζηδκ πνχηδ 10

11 ηαηδβμνία, ελέπμκηα νυθμ παίγμοκ ηα γεφβδ πμο πενζέπμοκ εεζμθζηέξ ηαζ δζζμοθθζδζηέξ μιάδεξ ηαζ δζαιμνθχκμοκ ηδ εεζμθζηή μλεζδμακαβςβζηή ηαηάζηαζδ. ηδ δεφηενδ ηαηδβμνία παναηηδνζζηζηυ πανάδεζβια είκαζ ιζα ζοβηεηνζιέκδ εεζυθδ, δ βθμοηαεεζυκδ, ηαζ δ μλεζδςιέκδ ηδξ ιμνθή. Σo μλεζδμακαβςβζηυ γεφβμξ ηδξ ακαβιέκδξ ηαζ μλεζδςιέκδξ ιμνθήξ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ (GSH/GSSG) εεςνείηαζ πμζμηζηά ηαζ θεζημονβζηά ημ ηφνζμ νοειζζηζηυ δζάθοια ημο ηοηηάνμο ηαζ πνδζζιμπμζείηαζ ςξ μ ηφνζμξ εηθναζηήξ, υπζ ιυκμ ηδξ εεζμθζηήξ αθθά ηαζ ηδξ βεκζηήξ μλεζδμακαβςβζηήξ ηαηάζηαζδξ ημο ηοηηάνμο (Schafer and Buettner 2001). 2. Θεηφιεο θαη δηζνπιθίδηα Οζ εεζυθεξ είκαζ εκχζεζξ ηςκ μπμίςκ δ θεζημονβζηή μιάδα απμηεθείηαζ απυ έκα άημιμ εείμο εκςιέκμ ιε έκα άημια οδνμβυκμο. Αοηή δ θεζημονβζηή μιάδα ζοκήεςξ ακαθένεηαζ ζακ εεζμθζηή μιάδα ή ζμοθθοδνοθμιάδα (Δηθφλα 1). Δίκαζ ακηίζημζπεξ εκχζεζξ ιε ηζξ αθημυθεξ ή ημοξ εζηένεξ ιυκμ πμο ζηδ εέζδ ημο μλοβυκμο οπάνπεζ ημ εείμ. Μενζηά ζδιακηζηά ιυνζα πμο πενζέπμοκ εεζμθζηέξ μιάδεξ ηαζ απακηχκηαζ ζε αζμθμβζημφξ ζζημφξ είκαζ δ βθμοηαεεζυκδ, δ ηοζηεΐκδ, δ μιμηοζηεΐκδ ηαζ ημ αηέηοθμ ζοκέκγοιμ Α (Δηθφλα 2). Δηθφλα 1: Υδιζηή δμιή ηδξ θεζημονβζηήξ μιάδαξ ιζαξ εεζυθδξ Δηθφλα 2: Σμ ιυνζμ ηδξ ηοζηεΐκδξ, ηδξ βθμοηαεεζυκδξ ηαζ ηδξ μιμηοζηεΐκδξ Ο υνμξ δζζμοθθίδζμ ακαθένεηαζ ζε πδιζηέξ εκχζεζξ πμο θένμοκ δφμ άημια εείμο εκςιέκα ιε απθυ δεζιυ (Δηθφλα 3). Ο δεζιυξ αοηυξ ακαθένεηαζ ςξ δζζμοθθζδζηυξ δεζιυξ ή ςξ δζζμοθθζδζηή βέθονα. Γομ παναδείβιαηα δζζμοθθζδζηχκ ιμνίςκ Δηθφλα 3: Γεκζηή δμιή ηςκ δζζμοθθζδίςκ είκαζ ημ δζζμοθθίδζμ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ (ακαθένεηαζ ζοπκά ζηδ αζαθζμβναθία 11

12 ηαζ ζακ μλεζδςιέκδ βθμοηαεεζυκδ GSSG) ηαζ δ ηοζηίκδ (Δηθφλα 4). Μεζηηά δζζμοθθίδζα είκαζ εηείκα πμο δεκ είκαζ ζοιιεηνζηά εηαηένςεεκ ημο δζζμοθθζδζημφ δεζιμφ. Δηθφλα 4. Ανζζηενά: ημ ιυνζμ ηδξ ηοζηίκδξ (απμηεθμφιεκμ απυ δφμ ηοζηεΐκεξ πμο εκχκμκηαζ ιε δζζμοθθζδζηυ δεζιυ). Γελζά: ημ δζζμοθθίδζμ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ 3. Θεηνιηθή νμεηδναλαγσγηθή θαηάζηαζε Ζ εεζμθζηή μλεζδμακαβςβζηή ηαηάζηαζδ (ΘΟΚ) απμηεθεί ζδιακηζηή πανάιεηνμ ημο βεκζηυηενμο μλεζδμακαβςβζημφ πενζαάθθμκημξ ηςκ πνμηανοςηζηχκ ηαζ εοηανοςηζηχκ ηοηηάνςκ ηαζ ζοκδέεηαζ ιε πμθθέξ ζδιακηζηέξ αζμθμβζηέξ δζαδζηαζίεξ (Sies 1999). Αθθαβέξ ηςκ δζαθυνςκ εεζμθζηχκ παναβυκηςκ εκυξ μνβακζζιμφ, ζοκδέμκηαζ ιε ηαηαζηάζεζξ μλεζδςηζημφ ζηνεξ ηαζ ιε ανηεηέξ αζεέκεζεξ. Γεκζηά, ςξ δείηηδξ ηδξ ΘΟΚ πνδζζιμπμζείηαζ ηονίςξ δ ιδ πνςηεσκζηή εεζυθδ βθμοηαεεζυκδ ζηδκ ακαβιέκδ (GSH) ηαζ ζηδκ μλεζδςιέκδ ηδξ ιμνθή (GSSG), ηαεχξ ηαζ δ ακαθμβία GSH/GSSG. Δηηυξ υιςξ απυ ηδκ μλείδςζδ ιε ημκ εαοηυ ημο, δ GSH ιπμνεί κα ζπδιαηίζεζ δζζμοθθζδζηή βέθονα ηαζ ιε άθθα ιζηνμφ ιμνζαημφ αάνμοξ ιυνζα (υπςξ εθεφεενδ ηοζηεΐκδ, ζοκέκγοιμ Α η.ά.). Σα δζζμοθθίδζα αοηά ζοιαμθίγμκηαζ ςξ NPSSG ιε ημ NP (non-protein) κα ζοιαμθίγεζ μπμζαδήπμηε άθθδ ιδ πνςηεσκζηή εεζυθδ. Σμ άενμζζια ηςκ μλεζδςιέκςκ ιδ πνςηεσκζηχκ GSH ζοιαμθίγεηαζ ςξ NPGSH ox. Όιςξ, εηηυξ απυ αοηέξ ηζξ ιδ πνςηεσκζηέξ εεζυθεξ, δ ΘΟΚ εκυξ μνβακζζιμφ, ζζημφ ή ηοηηάνμο παναηηδνίγεηαζ απυ επζπνυζεεηεξ ιδ πνςηεσκζηέξ εεζυθεξ υπςξ δ ηοζηεΐκδ (CSH) ηαζ ηα μλεζδςιέκα δζζμοθθίδζα πμο πενζέπμοκ ηοζηεΐκδ (NPSSC). ηδκ 12

13 ηεθεοηαία ηαηδβμνία πενζθαιαάκμκηαζ δζζμοθθίδζα υπςξ δ ηοζηίκδ (CSSC) πμο ζπδιαηίγεηαζ απυ ηδκ μλείδςζδ δφμ ιμνίςκ CSH αθθά ηαζ ιυνζα πμο ζπδιαηίγμκηαζ απυ ηδκ μλείδςζδ εκυξ ιμνίμο εθεφεενδξ ηοζηεΐκδξ ιε ιζα άθθδ εθεφεενδ εεζυθδ. Tμ ζοκμθζηυ άενμζζια ηςκ μλεζδςιέκςκ CSH ζοιαμθίγεηαζ ςξ NPCSH ox. Σμ ζφκμθμ ηςκ ακαβιέκςκ ιδ πνςηεσκζηχκ εεζμθχκ ημ ζοιαμθίγμοιε ςξ NPSH (υπμο πενζθαιαάκμκηαζ μζ GSH, CSH ηαζ άθθεξ εεζυθεξ ζε πμθφ ιζηνέξ ζοβηεκηνχζεζξ υπςξ π.π. ημ ζοκέκγοιμ Α), εκχ ηςκ μλεζδςιέκςκ ιδ πνςηεσκζηχκ εεζμθχκ ημ ζοιαμθίγμοιε ςξ NPSSNP (υπμο πενζθαιαάκμκηαζ μζ NPGSH ox ηαζ NPCSH ox ). Δπζπνμζεέηςξ, οπάνπμοκ ηαζ πνςηεσκζηέξ (protein, P) εεζυθεξ, ακαβιέκεξ ηαζ μλεζδςιέκεξ. ηζξ πνχηεξ ακήημοκ μζ πνςηεΐκεξ ιε εθεφεενεξ -SH μιάδεξ (PSH). ηζξ δεφηενεξ ακήημοκ μζ πνςηεΐκεξ (α) πμο πενζέπμοκ εκδμδζζμοθθζδζηέξ βέθονεξ ή ζοκδέμκηαζ ιε άθθεξ πνςηεΐκεξ ιε δζζμοθθζδζηέξ βέθονεξ (PSSP) ηαζ (α) αοηέξ, ζε ηοζηεΐκεξ ηςκ μπμίςκ έπεζ ζοκδεεεί ιζα ιδ πνςηεσκζηή εεζυθδ υπςξ π.π. δ ηοζηεΐκδ (PSSC) ηαζ δ βθμοηαεεζυκδ (PSSG). Σμ ζφκμθμ ηςκ μλεζδςιέκςκ πνςηεσκζηχκ εεζμθχκ ζε ηοζηεΐκεξ ηςκ μπμίςκ έπεζ ζοκδεεεί ιζα ιδ πνςηεσκζηή εεζυθδ (δδθαδή ηδξ πνμακαθενεείζαξ α ηαηδβμνίαξ) ζοιαμθίγεηαζ ςξ PSSNP Θεηνιηθή oμεηδναλαγσγή θαηάζηαζε θαη κείδνλα θπηηαξηθά γεγνλφηα Οζ αθθαβέξ ηδξ μλεζδμακαβςβζηήξ ηαηάζηαζδξ ηαζ εζδζηυηενα ηδξ εεζμθζηήξ μλεζδμακαβςβζηήξ ηαηάζηαζδξ απμηεθεί ηφνζα μδυ ιεηάδμζδξ ιδκφιαημξ ζηα ηφηηανα ιαγί ιε ηδ θςζθμνοθίςζδ ηςκ πνςηεσκχκ. Οζ αθθαβέξ ηδξ ηοηηανζηήξ εεζμθζηήξ μλεζδμακαβςβζηήξ ηαηάζηαζδξ ιπμνμφκ κα επδνεάζμοκ δζάθμνεξ μδμφξ ιεηαβςβήξ ζήιαημξ, κα επζδνάζμοκ ζηδ ζφκεεζδ DNA ηαζ RNA, ζηδκ πνςηεσκμζφκεεζδ, ζηδκ εκενβμπμίδζδ εκγφιςκ ή αηυια ηαζ κα νοειίζμοκ ημκ ηοηηανζηυ ηφηθμ (Arrigo 1999; Shackelford, Kaufmann et al. 2000). Βαζζηέξ ηοηηανζηέξ δζενβαζίεξ ανίζημκηαζ οπυ μλεζδμακαβςβζηυ έθεβπμ. Έπεζ ανεεεί υηζ μζ πενζζζυηενμζ ιεηαβναθζημί πανάβμκηεξ ζημοξ εοηανοςηζημφξ μνβακζζιμφξ είκαζ εκενβμί ιυκμ ζηδκ ακαβιέκδ ημοξ ιμνθή. Δπίζδξ, δ ιεηαηίκδζδ ηςκ παναβυκηςκ αοηχκ ζημκ πονήκα ανίζηεηαζ οπυ μλεζδμακαβςβζηή νφειζζδ (Okamoto, Tanaka et al. 1999). Οζ ορδθέξ ζοβηεκηνχζεζξ εεζμθχκ δζεβείνμοκ 13

14 ημκ πμθθαπθαζζαζιυ ηανηζκζηχκ ηοηηάνςκ ηαζ βεκζηά θαίκεηαζ υηζ μ ηοηηανζηυξ πμθθαπθαζζαζιυξ θαιαάκεζ πχνα ζε έκα ακαβςβζηυ πενζαάθθμκ (Hamilos, Zelarney et al. 1989). Ακηζεέηςξ, μ ηοηηανζηυξ εάκαημξ λεηζκά ζε μλεζδςηζηυ πενζαάθθμκ. Έηζζ, πνμ-μλεζδςηζηέξ μοζίεξ υπςξ ζοβηεηνζιέκμζ ιεηααμθίηεξ ημο αναπζδμκζημφ μλέμξ (Kim, Lee et al. 1996), οδνμτπενμλείδζα ηςκ θζπζδίςκ (Aoshima, Satoh et al. 1997), ζοζηαηζηά ημο μλεζδμακαβςβζημφ ηφηθμο υπςξ δ ιπθεμιοηίκδ (Hamilton Jr, Li et al. 1995) ηαζ ηζκυκεξ (Dypbukt, Ankarcrona et al. 1994), εκενβείξ αθδεΰδεξ (Okado, Kawasaki et al. 1996) ηαζ δζεεζμηανααιάηεξ (Stefan, Nobel et al. 1995) δδιζμονβμφκ έκα μλεζδςηζηυ πενζαάθθμκ πμο επάβεζ ηδκ απμπηςηζηή δζαδζηαζία. Έπεζ δεζπεεί υηζ ακηζμλεζδςηζηέξ μοζίεξ πμο πνδζζιεφμοκ ςξ ακαβςβζημί πανάβμκηεξ, υπςξ δ Ν- αηεηοθηοζηεΐκδ, δ GSH ηαζ πνςηεΐκεξ πμο πενζέπμοκ εεζμθζηέξ μιάδεξ (π.π. εεζμνεδμλίκδ), πνμζηαηεφμοκ απυ ηδκ απυπηςζδ (Gabbay, Tauber et al. 1996). Έηζζ, ημ μλεζδμακαβςβζηυ πενζαάθθμκ ημο ηοηηάνμο ηαεμνίγεζ ζε ζδιακηζηυ ααειυ εάκ ημ ηφηηανμ εα πμθθαπθαζζαζηεί, εα δζαθμνμπμζδεεί ή εα πεεάκεζ. Αημθμφεςξ, ακαθφμκηαζ εκ ζοκημιία υθμζ δείηηεξ ηδξ ΘΟΚ πμο ακαθένεδηακ ακςηένς Γινπηαζεηφλε (GSH) θαη δηζνπιθίδην ηεο γινπηαζεηφλεο (GSSG) Σμ ηνζπεπηίδζμ, L-β-βθμοηάιοθμ-L-ηοζηεΐκοθμ-βθοηίκδ (L-β-glutamyl-Lcysteinyl-glycine) ή GSH ιε ιμνζαηυ αάνμξ 307 είκαζ δ ζπμοδαζυηενδ ιζηνμιμνζαηή εεζυθδ πμο έπεζ ανεεεί ζε θοηζηά, γςζηά ηφηηανα, αενυαζα ααηηήνζα (π.π. ζημ E. coli) ζε ζοβηεκηνχζεζξ ηδξ ηάλδξ ηςκ mm, ηαεχξ επίζδξ ζπακζυηενα ηαζ ζε ακαενυαζα ααηηήνζα. Ζ βθμοηαεεζυκδ ακηζπνμζςπεφεζ πενίπμο ημ 95% ηςκ ιδ πνςηεσκζηχκ εεζμθχκ, είκαζ μ ααζζηυξ εεζμθζηυξ νοειζζηήξ ηδξ μλεζδμακαβςβζηήξ ζζμννμπίαξ ημο ηοηηάνμο ηαζ ειπθέηεηαζ ζηδκ ακηζμλεζδςηζηή ηοηηανζηή άιοκα. Σμ εκενβυ ηδξ ηέκηνμ είκαζ δ εεζμθζηή μιάδα (-SH) ζημ ηαηάθμζπμ ηδξ ηοζηεΐκδξ (Δηθφλα 2). Ζ ζοβηέκηνςζδ ηδξ GSH ζε ακενχπζκα ηφηηανα είκαζ ιεηαλφ mm ιε ηδ ιεβαθφηενδ ηζιή κα ειθακίγεηαζ ζημ ήπαν, ζηα κεθνά, ζηδ ζπθήκα ζηα ενοενμηφηηανα ηαζ ηα θεοημηφηηανα. 14

15 ηα ηφηηανα, δ GSH ιπμνεί κα είκαζ εθεφεενδ ή πνμζδεδειέκδ ζηζξ πνςηεΐκεξ υπςξ εα δμφιε παναηάης. Ζ εθεφεενδ βθμοηαεεζυκδ οπάνπεζ ζηα ηφηηανα ηονίςξ ζηδκ ακαβιέκδ ηδξ ιμνθή ηαζ θεζημονβεί ζακ δυηδξ δθεηηνμκίςκ απέκακηζ ζε υπμζμ μλεζδςηή ζοκακηήζεζ. Με αοηή ηδ δζαδζηαζία, δ GSH μλεζδχκεηαζ ηαζ δίκεζ ημ δζζμοθθίδζμ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ GSSG (Δηθφλα 4), ημ μπμίμ ιε ηδ αμήεεζα ημο εκγφιμο ακαβςβάζδ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ ιεηαηνέπεηαζ αιέζςξ λακά ζε GSH [εηηυξ υιςξ απυ ηδκ μλείδςζδ ιε ημκ εαοηυ ημο, ημ ιυνζμ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ ιπμνεί κα ζπδιαηίζεζ δζζμοθθζδζηή βέθονα ηαζ ιε άθθα ιζηνμφ ιμνζαημφ αάνμοξ ιυνζα υπςξ εθεφεενδ ηοζηεΐκδ ηαζ ζοκέκγοιμ Α (Sies 1999)]. Οοζζαζηζηά ημ GSSG πνμηφπηεζ φζηενα απυ μλείδςζδ ηαζ ζπδιαηζζιυ δζζμοθθζδζηήξ βέθοναξ ιεηαλφ δφμ ιμνίςκ βθμοηαεεζυκδξ. Ζ ακηίδναζδ ημο γεφβμοξ είκαζ δ ελήξ: GSSG + 2H + +2e 2GSΖ Ζ ιεηααμθή αοηή επδνεάγεζ ηδκ μλεζδμακαβςβζηή ηαηάζηαζδ ηαζ υηακ λεπεναζημφκ ηάπμζα υνζα ιπμνεί κα μδδβήζεζ ζε ηοηηανζηή αθάαδ. Ζ έηηνζζδ GSSG πνμθαιαάκεζ ηδκ ελέθζλδ αοηή ηαζ έηζζ ιπμνμφιε κα πμφιε υηζ δ ζηακυηδηα έηηνζζδξ GSSG απμηεθεί έκακ ηαεμνζζηζηυ πανάβμκηα ηδξ εοαζζεδζίαξ ηςκ ηοηηάνςκ ζημ μλεζδςηζηυ ζηνεξ. Σμ δοκαιζηυ πμο ακαπηφζζεηαζ ζημ μλεζδμακαβςβζηυ αοηυ γεφβμξ ιε αάζδ ηδκ ελίζςζδ Nernst είκαζ: Δ = (59.1/2)log ([GSH] 2 /[GSSG]) mv ζημοξ 25 o C, ph 7.0 Παναηδνείηαζ υηζ μ πανάβμκηαξ [GSH] είκαζ ορςιέκμξ ζημ ηεηνάβςκμ. Αοηυ ζδιαίκεζ υηζ ημ οπμθμβζγυιεκμ μλεζδμακαβςβζηυ δοκαιζηυ δεκ ελανηάηαζ ιυκμ απυ ημ θυβμ, αθθά ηαζ απυ ηδκ απυθοηδ ζοβηέκηνςζδ GSH. Έηζζ βζα πανάδεζβια έκα ηφηηανμ ιε ζοβηέκηνςζδ 10 mm GSH πανμοζζάγεζ ιεβαθφηενδ ακεεηηζηυηδηα ζε αθθαβέξ ημο μλεζδμακαβςβζημφ δοκαιζημφ απυ έκα ηφηηανμ ιε ζοβηέκηνςζδ 1 mm GSH. Ζ εεζμθζηή μλεζδμακαβςβζηή ζζμννμπία ημο ηοηηάνμο ααζίγεηαζ ζημ θυβμ ακαβιέκςκ πνμξ μλεζδςιέκςκ ιμνίςκ βθμοηαεεζυκδξ 15

16 (GSH/GSSG). ε θοζζμθμβζηά ηφηηανα αοηυξ μ θυβμξ οπενααίκεζ ημ 100, εκχ ζε ηαηαζηάζεζξ ζηνεξ δ ηζιή ημο ηοιαίκεηαζ απυ To ζφζηδια μλεζδςιέκδξ/ακαβιέκδξ βθμοηαεεζυκδξ είκαζ ημ ιείγμκ εεζμθζηυ/δζζμοθθζδζηυ νοειζζηζηυ δζάθοια ημο ηοηηάνμο. ημ ηοηηανυπθαζια, δ ζοβηέκηνςζδ ηδξ GSH είκαζ πμθφ ιεβαθφηενδ απυ αοηή μπμζμοδήπμηε άθθμο μλεζδμακαβςβζημφ νοειζζηζημφ δζαθφιαημξ, ηαζ βζα ημ θυβμ αοηυ δ ιέηνδζδ ηςκ ζοβηεκηνχζεςκ ηδξ ακαβιέκδξ GSH ηαζ ηδξ μλεζδςιέκδξ ηδξ ιμνθήξ (GSSG) πανέπεζ έκα ιέηνμ ηδξ ζοκμθζηήξ μλεζδμακαβςβζηήξ ηαηάζηαζδξ εκυξ ηοηηάνμο, υπςξ πνμακαθένεδηε Αλαθάιπςε ηεο γινπηαζεηφλεο - Ηζηνξηθή αλαδξνκή. Ζ ζζημνία ηδξ βθμοηαεεζυκδξ λεηζκάεζ πενζζζυηενμ απυ έκακ αζχκα πνζκ. Σμ 1888 μ de Rey Pailhade ακαηάθορε ιζα μοζία πμο πενζείπε εείμ ηαζ ηδκ μκυιαζε «philothion» πμο ιεημκμιάζηδηε ανβυηενα απυ ημκ Hopkins θυβς ηδξ δμιήξ ηδξ ζε «glutathione». Ανπζηά είπε βίκεζ θακεαζιέκδ εηηίιδζδ απυ ημκ Hopkins υηζ δ βθμοηαεεζυκδ πμο απμιυκςκε απυ εηποθίζιαηα γφιδξ ήηακ δζπεπηίδζμ απυ βθμοηαιζκζηυ μλφ ηαζ ηοζηεΐκδ, αθθά ανβυηενα ημ 1929 πζμ πνμζεηηζηή ιεθέηδ απυ ημοξ Harington ηαζ Mead απέδεζλε ηδκ πναβιαηζηή ηνζπεπηζδζηή ηδξ δμιή. Οζ ακαηαθφρεζξ ηαζ άθθςκ μοζζχκ πμο πενζέπμοκ εείμ, υπςξ δ βθμοηαεεζμκοθμζπενιζδίκδ (glutathionyl spermidine) ή αθθζχξ ηνοπακμεεζυκδ (trypanothione) χεδζακ ηζξ ένεοκεξ ζημκ ημιέα ηδξ ιζηνμαζαηήξ ακηζμλεζδςηζηήξ άιοκαξ (Sies 1999). Απυ ηυηε ιέπνζ ηαζ ζήιενα δ ενεοκδηζηή δναζηδνζυηδηα ιε επίηεκηνμ ηδ βθμοηαεεζυκδ ιπμνεί κα παναηηδνζζηεί ιε επζείηεζα ημθμζζζαία. Υζθζάδεξ είκαζ μζ ενβαζίεξ ιπνμζηά ζηζξ μπμίεξ εα ανεεεί έκαξ ενεοκδηήξ μ μπμίμξ εα επζπεζνήζεζ ιζα ακαγήηδζδ ζημ δζαδίηηομ πθδηηνμθμβχκηαξ ημοξ ηνεζξ θαηζκζημφξ παναηηήνεξ GSH πμο οπμδδθχκμοκ ηδ βθμοηαεεζυκδ ζε ζοκημιμβναθία. 16

17 Μεηαβνιηζκφο ηεο γινπηαζεηφλεο Ζ βθμοηαεεζυκδ ζοκηίεεηαζ απυ ηνία αιζκμλέα, L-βθμοηαιζκζηυ μλφ (Lglutamate), L- ηοζηεΐκδ (L-cysteine) ηαζ βθοηίκδ (glycine) ζε δφμ δζαηνζηά ιεηαλφ ημοξ ζηάδζα πμο ηαηαθφμκηαζ απυ δφμ ηοηηανμπθαζιαηζηά έκγοια. ε πνχημ ζηάδζμ δνα δ ζοκεεηάζδ ηδξ β-βθμοηάιοθμ-ηοζηεΐκδξ (β-glutamylcysteine synthetase, β-gcs) ηαζ ζε δεφηενμ ζηάδζμ δ ζοκεεηάζδ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ ηαηαθφεζ ημκ ζπδιαηζζιυ ημο πεπηζδζημφ δεζιμφ ιε ηδ βθοηίκδ. Σα δφμ ακςηένς έκγοια έπμοκ απμιμκςεεί ηαζ παναηηδνζζηεί απυ ανηεηά ανκδηζηά ηαηά gram ααηηήνζα, απυ πμθθά εοηανοςηζηά ηφηηανα υπςξ απυ πνςηυγςα, απυ γοιμιφηδηεξ, απυ ηφηηανα εδθαζηζηχκ, αιθζαίςκ ηαζ θοηχκ (Janowiak and Griffith 2005). ημοξ γοιμιφηδηεξ αοηά ηα έκγοια εκημπίγμκηαζ ζημ ηοηηανυπθαζια, εκχ ζηα θοηά εκημπίγμκηαζ ζημ ηοηηανυπθαζια ηαζ ζημοξ πθςνμπθάζηεξ. Οζ ακηζδνάζεζξ ζφκεεζδξ ηδξ GSH είκαζ μζ αηυθμοεεξ (Gutteridge and Halliwell 1992): L-βθμοηαιζκζηυ μλφ + L-CSH + MgATP L-β-βθμοηάιοθμ-L- CSH + MgADP + Pi L-β-βθμοηάιοθμ-L- CSH + βθοηίκδ + MgATP GSH + MgADP + Pi Ζ απμζημδυιδζδ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ βίκεηαζ επίζδξ ζε δφμ ζηάδζα. Πνχηα δζαζπάηαζ μ πεπηζδζηυξ δεζιυξ ιε ημ βθμοηαιζκζηυ μλφ απυ ημ έκγοιμ β- βθμοηάιοθμ-ηνακζπεπηζδάζδ (β-glutamyl-transpeptidase, β-gt) ηαζ ζηδ ζοκέπεζα ακαθαιαάκεζ ημ έκγοιμ δζπεπηζδάζδ ηδξ ηοζηεΐκοθμ-βθοηίκδξ (cysteinyl-glycine dipeptidase) (Gutteridge and Halliwell 1992). Απαναίηδημ ζοζηαηζηυ βζα ηδ ζφκεεζδ ηδξ GSH είκαζ δ ηοζηεΐκδ. Σα ηφηηανα ιπμνμφκ ηαζ πανάβμοκ ηδκ απαναίηδηδ ηοζηεΐκδ απυ ιεεεζμκίκδ ή ηδκ πνμζθαιαάκμοκ απεοεείαξ απυ ηα πενζαάθθμκηα οβνά (π.π. πθάζια αίιαημξ, οβνυ πμο πενζαάθθεζ ημ επζεήθζμ ζημοξ πκεφιμκεξ η.α.). οπκά πνμζθαιαάκεηαζ ηοζηίκδ (ημ δζζμοθθίδζμ ηοζηεΐκδξ) δ μπμία ακάβεηαζ ζημ εζςηενζηυ ημο ηοηηάνμο. Ζ ηοζηεΐκδ ηαζ δ ηοζηίκδ ιεηαθένμκηαζ ζημ εζςηενζηυ ηςκ ηοηηάνςκ απυ εζδζημφξ ιεηαθμνείξ ηαζ δ ιεηέπεζηα ακαβςβή ηδξ ηοζηίκδξ βίκεηαζ ζφιθςκα ιε ηδκ ακηίδναζδ ςξ ελήξ: 17

18 L-ηοζηίκδ + 2GSH 2L-ηοζηεΐκδ + GSSG ηα εδθαζηζηά, δ απαναίηδηδ ζημ ήπαν ηοζηεΐκδ ιπμνεί κα πνμέθεεζ απυ ηδκ L-μιμηοζηεΐκδ (L-homocysteine) ηαηά ημ ιεηααμθζζιυ ηδξ ιεεεζμκίκδξ ή απυ ηδ δίαζηα οπυ ηδ ιμνθή ηοζηεΐκδξ ή ηοζηίκδξ πμο πνμένπεηαζ απυ απμζημδυιδζδ πνςηεσκχκ. Δπίζδξ ηοζη(ε)ΐκδ ιπμνεί κα πνμέθεεζ ακαηοηθμφιεκδ ιέζς ηδξ πμθήξ φζηενα απυ επακαπνυζθδρή ηδξ απυ ημ έκηενμ. Σμ ήπαν ιπμνεί κα ηαηακαθχζεζ επίζδξ ελςδπαηζηέξ πνςηεΐκεξ άθθςκ ζζηχκ βζα κα ηνμθμδμηδεεί ιε ηοζηεΐκδ. Δπεζδή υιςξ απυ ημ ήπαν απμοζζάγεζ ιεηαθμνέαξ ηοζηίκδξ, πνδζζιμπμζείηαζ δ εηηνζκυιεκδ GSH βζα κα ακάβεζ ηδκ ηοζηίκδ ημκηά ζηδκ επζθάκεζα ηςκ δπαηζηχκ ηοηηάνςκ ηαζ ζηδ ζοκέπεζα ηα ζπδιαηζζιέκα ιυνζα ηοζηεΐκδξ ιεηαθένμκηαζ ζημ εζςηενζηυ ημοξ. Γζα ηδκ ελςηοηηάνζα έηηνζζδ ηδξ GSH ηαζ ηδξ GSSG έπμοκ ακαηαθοθεεί εζδζηέξ ιεηαθένμοζεξ ιειανακζηέξ βθοημπνςηεΐκεξ ηδξ μζημβέκεζαξ ηςκ πνςηεσκχκ πμθοπδιζηήξ ακεεηηζηυηδηαξ (multidrug resistance proteins, ΜRPs) ζε ακχηενμοξ μνβακζζιμφξ ηαζ ζε ιζηνμμνβακζζιμφξ (Sies 1999; Ballatori, Hammond et al. 2005). Δηηυξ υιςξ απυ ημ κα ηδκ εηηνίκμοκ, ηα ηφηηανα δζαεέημοκ ηαζ ηνυπμ κα εζζάβμοκ ηδκ GSH πμο οπάνπεζ εθεφεενδ ζηα πενζαάθθμκηα οβνά. Ζ δζαδζηαζία πμο έπεζ ανεεεί ζε ακχηενμοξ μνβακζζιμφξ ηαζ ζε ιζηνμμνβακζζιμφξ βίκεηαζ πάνδ ζημ έκγοιμ β-gt πμο ανίζηεηαζ ζηδκ πθαζιαηζηή ιειανάκδ ιε ημ εκενβυ ημο ηέκηνμ ζηναιιέκμ πνμξ ημ ελςηενζηυ (Gutteridge and Halliwell 1992; Wheeler, Quinn et al. 2002). Ζ GSH πνέπεζ πνχηα κα δζαζπαζηεί βζα κα ιεηαθενεεί ζημ ηφηηανμ. Σμ έκγοιμ απμζπά ημ βθμοηαιζκζηυ μλφ απυ ημ ιυνζμ GSH, ημ δεζιεφεζ ιε μπμζμδήπμηε άθθμ αιζκμλφ οπάνπεζ ημκηά, ηαζ ημ ζπδιαηζζιέκμ β-βθμοηάιοθμ-αιζκμλφ ιεηαθένεηαζ ζημ εζςηενζηυ υπμο δζαζπάηαζ ζημ αιζκμλφ ηαζ ζε 5-μλμπνμθίκδ (5-oxoproline), δ μπμία ιπμνεί κα ιεηαηναπεί λακά ζε βθμοηαιζκζηυ μλφ (ημ μπμίμ ιπμνεί κα πνδζζιμπμζδεεί ζηδ ζφκεεζδ GSH). Σμ οπυθμζπμ ημιιάηζ ηδξ GSH, πμο έπεζ παναιείκεζ ιεηά ηδκ απμιάηνοκζδ ημο βθμοηαιζκζημφ μλέμξ [δδθαδή, δ ηοζηεΐκοθμ-βθοηίκδ (cysteinyl-glycine)], ιεηαθένεηαζ ζημ εζςηενζηυ ημο ηοηηάνμο υπμο οδνμθφεηαζ ή πνδζζιμπμζείηαζ βζα ζφκεεζδ GSH. Με αοηυκ ημκ ηνυπμ επζηοβπάκεηαζ δ έιιεζδ ιεηαθμνά ηδξ GSH ζημ εζςηενζηυ ημο ηοηηάνμο. Δζδζηυηενα ζηα εδθαζηζηά, δ ηφνζα πδβή GSH ηαζ GSSG ημο πθάζιαημξ ημο αίιαημξ είκαζ ημ 18

19 ήπαν, εκχ μ ηαηααμθζζιυξ ημοξ βίκεηαζ ηονίςξ ζημοξ κεθνμφξ πμο δζαεέημοκ ορδθέξ ζοβηεκηνχζεζξ ημο εκγφιμο β-gt (Gutteridge and Halliwell 1992). Δπζπθέμκ, ζε ιενζημφξ ηφπμοξ ηανηίκμο, έπεζ ανεεεί υηζ ημ έκγοιμ β-gt οπενεηθνάγεηαζ, ιε ζοκέπεζα ηα ηανηζκζηά ηφηηανα κα ηαηακαθχκμοκ ηδκ GSH ηαζ ημ GSSG ημο πθάζιαημξ πνμξ υθεθμξ ημοξ. ημ βεβμκυξ αοηυ απμδίδεηαζ δ ακεεηηζηυηδηα πμο πανμοζζάγμοκ ζε εεναπεοηζηέξ αβςβέξ (Sies 1999) Πεξηνρέο ηνπ θπηηάξνπ φπνπ εληνπίδεηαη ε γινπηαζεηφλε Ζ πθεζμκυηδηα ηδξ βθμοηαεεζυκδξ ζηα ηφηηανα ανίζηεηαζ ηονίςξ ζημ ηοηηανυπθαζια πμο είκαζ ηαζ δ ηφνζα εέζδ ηδξ αζμζφκεεζήξ ηδξ. Πένακ ημο ηοηηανμπθάζιαημξ δ βθμοηαεεζυκδ ακεονίζηεηαζ επίζδξ ζηα ιζημπυκδνζα ηαζ ζημκ πονήκα. To ηοηηανυπθαζια ακηαθθάζζεζ βθμοηαεεζυκδ ιε ηα εκδμηοηηάνζα μνβακίδζα, ιενζηά εη ηςκ μπμίςκ ςζηυζμ, υπςξ μ πονήκαξ, δζαηδνμφκ δζηά ημοξ απμεέιαηα βθμοηαεεζυκδξ πμο είκαζ ακελάνηδηα απυ αοηά ημο ηοηηανμπθάζιαημξ. Ζ βθμοηαεεζυκδ ημο πονήκα δζαδναιαηίγεζ έκακ πμθφ ζδιακηζηυ νυθμ ζηδ δζαηήνδζδ ηδξ μλεζδμακαβςβζηήξ ηαηάζηαζδξ ηνίζζιςκ ζμοθθοδνοθζηχκ μιάδςκ πνςηεσκχκ πμο είκαζ απαναίηδηεξ βζα ηδκ επζδζυνεςζδ αθααχκ ημο DNA (Arrigo 1999). ε ακηίεεζδ ιε ηα ιζημπυκδνζα ηαζ ημκ πονήκα, ημ εκδμπθαζιαηζηυ δίηηομ ανίζηεηαζ ζε ιζα πζμ μλεζδςιέκδ ηαηάζηαζδ απυ ημ ηοηηανυπθαζια. To μλεζδςηζηυ αοηυ πενζαάθθμκ θαίκεηαζ κα είκαζ απαναίηδημ βζα ηδκ παναβςβή πνςηεσκχκ πμο μπςζδήπμηε πενζέπμοκ δζζμοθθζδζημφξ δεζιμφξ. Βθέπμοιε θμζπυκ υηζ οπάνπεζ ιζα δζαιενζζιαημπμίδζδ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ ζηα δζάθμνα ηοηηανζηά μνβακίδζα, δ μπμία έπεζ ςξ απμηέθεζια ηδκ φπανλδ δζαθμνεηζημφ μλεζδςηζημφ πενζαάθθμκημξ ζε ηαεέκα απυ αοηά, ακαθυβςξ ηδξ θεζημονβίαξ πμο επζηεθεί. GSH ηαζ GSSG οπάνπεζ υιςξ ηαζ έλς απυ ηα ηφηηανα, ζε πμθφ ιζηνυηενεξ αέααζα ζοβηεκηνχζεζξ. Ζ ελςηοηηάνζα βθμοηαεεζυκδ πνδζζιεφεζ βζα ηδκ ελμοδεηένςζδ ηςκ δναζηζηχκ ιεηααμθζηχκ μλοβυκμο ηαζ ηδκ πνμζηαζία απυ ημ μλεζδςηζηυ ζηνεξ ηαζ βεκζηά δ ζοβηέκηνςζδ ηδξ είκαζ θμνέξ ιζηνυηενδ απυ αοηή ηδξ εκδμηοηηάνζαξ βθμοηαεεζυκδξ. 19

20 Ζ γινπηαζεηφλε θαη ν ξφινο ηεο Ζ GSH είκαζ εονέςξ δζαδεδμιέκδ ζε ηαηχηενμοξ ηαζ ακχηενμοξ μνβακζζιμφξ. Με ημ ιυνζμ αοηυ δεκ παναηδνμφκηαζ ηα θαζκυιεκα ημλζηυηδηαξ πμο έπμοκ ακαθενεεί υηζ πνμηαθεί απυ ιυκμ ημο ημ αιζκμλφ ηοζηεΐκδ (Puka-Sundvall, Eriksson et al. 1995) ηαζ έηζζ έπεζ επζθεβεί ζηδ θφζδ ςξ ημ πθέμκ ηαηάθθδθμ, εκδμβεκέξ ιυνζμ πμο πανάβεηαζ απυ ηα ηφηηανα βζα κα εκζζπφζεζ ηδκ ακηζμλεζδςηζηή ημοξ άιοκα. Υάνδ ζηδ εεζμθζηή ηδξ μιάδα ηαζ ηδκ ζηακυηδηά ηδξ κα δνα ζακ δυηδξ δθεηηνμκίςκ, ειπθέηεηαζ ζε ιεβάθμ ανζειυ ηοηηανζηχκ θεζημονβζχκ. Έπεζ ανεεεί υηζ δ GSH ειπθέηεηαζ ηαζ ζε πμθθέξ ηοηηανζηέξ θεζημονβίεξ, υπςξ ζηδ ζφκεεζδ ηαζ ηδκ επζδζυνεςζδ ημο DNA, ζηδ ιεηαβςβή ηοηηανζηχκ ζδιάηςκ, ζηδκ έηθναζδ βμκζδίςκ ζηδ ζςζηή θεζημονβία ημο ακμζμπμζδηζημφ ζοζηήιαημξ ηαζ ζηδκ απυπηςζδ (Sies 1999). Υαιδθά επίπεδα GSH έπμοκ ζοζπεηζζηεί ιε ηδκ παεμβέκεζα ανηεηχκ αζεεκεζχκ υπςξ μ δζααήηδξ μ ηαηαννάηηδξ ηαζ βεκζηυηενα ιε θαζκυιεκα υπςξ δ ηανηζκμβέκεζδ ηαζ δ βήνακζδ. οιιεηέπεζ ζηδκ αδνακμπμίδζδ ηςκ εθεοεένςκ νζγχκ ηαζ ηςκ εκενβχκ ιμνθχκ μλοβυκμο. In vitro δ GSH ακηζδνά άιεζα ηαζ ελμοδεηενχκεζ ηδ νίγα οδνμλοθίμο, ημ οπμπθςνζχδεξ μλφ, ημ οπενμλοκζηνχδεξ (peroxynitrite), οπενμλοθζηέξ ηαζ αθημλοθζηέξ νίγεξ, εθεφεενεξ νίγεξ ιε ηέκηνμ ημ άημιμ ημο άκεναηα ηαζ ημ ιμκήνεξ μλοβυκμ (Gutteridge and Halliwell 1992). Δπίζδξ, δ GSH δζαηδνεί ελςβεκή ακηζμλεζδςηζηά υπςξ δ αζηαιίκδ C ηαζ Δ ζηδκ ακαβιέκδ εκενβή ιμνθή ημοξ. Ακάβεζ άιεζα ημ μλεζδςιέκμ αζημναζηυ μλφ (αζηαιίκδ C) ή ιέζς ηδξ ακαβςβάζδξ ημο δζτδνμαζημναζημφ (May, Qu et al. 2003). Δπζπθέμκ, οπάνπμοκ πμθθέξ εκδείλεζξ υηζ ζοιιεηέπεζ ζηδκ ακαηφηθςζδ ηδξ αζηαιίκδξ Δ ζε μνζζιέκα ιειανακζηά ζοζηήιαηα (Gutteridge and Halliwell 1992). Ζ βθμοηαεεζυκδ, ζπδιαηίγμκηαξ S-κζηνςδμβθμοηαεεζυκδ (S-nitrosoglutathione, GSNO), πνδζζιεφεζ ςξ απμεήηδ ηαζ ιεηαθμνέαξ ΝΟ ηαζ ειπθέηεηαζ επίζδξ ζηδ ιεηαθμνά ημο παθημφ ζημ εζςηενζηυ ημο ηοηηάνμο ηαεχξ ημκ δεζιεφεζ ηαζ ειπμδίγεζ ηαοηυπνμκα ηδκ ακηίδναζή ημο ιε εθεφεενεξ νίγεξ. Σέθμξ, υπςξ εα ακαθενεεί θεπημιενέζηενα παναηάης, δ GSH ειπμδίγεζ ηδκ μλείδςζδ ηςκ -SH μιάδςκ ζηζξ πνςηεΐκεξ. Δηηυξ απυ ηδκ άιεζδ ακηίδναζδ ηδξ GSH ιε εθεφεενεξ νίγεξ, μζ μνβακζζιμί έπμοκ ακαπηφλεζ ηαζ πζμ εθεβπυιεκα ακηζμλεζδςηζηά ζοζηήιαηα ιε επίηεκηνμ 20

21 αοηυ ημ ηνζπεπηίδζμ. Έηζζ, ακαπηφπεδηακ έκγοια ιε ηα μπμία ηα ηφηηανα αιφκμκηαζ απέκακηζ ζηζξ ημλζηέξ εθεφεενεξ νίγεξ ηαζ απέκακηζ ζε ιυνζα πμο ιδ υκηαξ νίγεξ εκημφημζξ απμηεθμφκ πζεακή απεζθή ςξ βεκεζζμονβμί πμθφ δναζηζηχκ νζγχκ (πνμ-μλεζδςηέξ). Ζ ηφνζα εκγοιζηή βναιιή άιοκαξ θμζπυκ πμο πνδζζιμπμζεί ηδκ GSH ζακ οπυζηνςια απμηεθείηαζ απυ ηζξ οπενμλεζδάζεξ, ηζξ ιεηαθμνάζεξ ηδξ GSH ηαζ ηδκ ακαβςβάζδ ημο GSSG. Υπεποξειδάζερ ηηρ GSH (GSH Peroxidases, GPxs) Οζ οπενμλεζδάζεξ ηδξ GSH (GPxs) ακάβμοκ ημ οπενμλείδζμ ημο οδνμβυκμο (H 2 O 2 ) ζε κενυ ηαζ ηαοηυπνμκα μλεζδχκμοκ ηδκ GSH ζε GSSG ζφιθςκα ιε ηδκ ακηίδναζδ: H 2 O 2 + 2GSH GSSG + 2H 2 O Οζ GPxs απμηεθμφκηαζ απυ ηέζζενζξ οπμιμκάδεξ, δ ηάεε ιία απυ ηζξ μπμίεξ πενζέπεζ έκα άημιμ ημο ζημζπείμο «ζεθήκζμ» (Se) ζημ εκενβυ ηδξ ηέκηνμ. Ο ιδπακζζιυξ ηδξ ακηίδναζδξ πμο ηαηαθφεζ δ οπενμλεζδάζδ ηδξ GSH είκαζ μ ελήξ (Gutteridge and Halliwell 1992): πνςηεΐκδ-se - + οπενμλείδζμ (ROOH) + H + ROH + πνςηεΐκδ-seoh ηδ ζοκέπεζα δεζιεφεηαζ έκα ιυνζμ GSH: πνςηεΐκδ-seoh + GSH H 2 O + πνςηεΐκδ-se-sg Αημθμοεεί ημ δεφηενμ ιυνζμ GSH: πνςηεΐκδ-se-sg + GSH πνςηεΐκδ -SeH-GSSG πνςηεΐκδ -Se - + H+ + GSSG Οζ οπενμλεζδάζεξ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ εκημπίγμκηαζ ηονίςξ ζημ ηοηηανυπθαζια, αθθά ιζηνυ πμζμζηυ ζηδ ιήηνα ηςκ ιζημπμκδνίςκ (~10%) ηαζ ζημκ πονήκα (Gutteridge and Halliwell 1992). Έκαξ πμθφ ζδιακηζηυξ θυβμξ βζα ημκ μπμίμ 21

22 ίπκδ ζεθδκίμο είκαζ απαναίηδηα ζηδ δίαζηα ηςκ εδθαζηζηχκ είκαζ βζα ηδ θεζημονβία ηςκ εκγφιςκ αοηχκ. Μεηαθοπάζερ ηηρ γλοςηαθειόνηρ (Glutathione S-Tranferases, GSTs) Έκαξ πμθφ ζδιακηζηυξ νυθμξ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ πνμηφπηεζ απυ ηδ ζοιιεημπή ηδξ ζημ ιεηααμθζζιυ παναζζημηηυκςκ, εκημιμηηυκςκ ηαζ βεκζηά λέκςκ πνμξ ημκ μνβακζζιυ ιμνίςκ, βκςζηά ςξ λεκμαζμηζηά ιυνζα (xenobiotics). Ζ ιεβάθδ ακημπή πμθθχκ θοηχκ (γζγακίςκ) ζε γζγακζμηηυκα απμδίδεηαζ ζηδ δναζηζηυηδηα αοηχκ ηςκ εκγφιςκ (Gutteridge and Halliwell 1992). Πμθθά απυ ηα λεκμαζμηζηά ιυνζα ακηζδνμφκ ηαζ ζοκδέμκηαζ ιε GSH ιέζς ηδξ δνάζδξ ηςκ ιεηαθμναζχκ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ ζφιθςκα ιε ηδκ ακηίδναζδ: RX + GSH RSG + HX ηα εδθαζηζηά, ημ ήπαν είκαζ ζδζαίηενα πθμφζζμ ζε αοηά ηα έκγοια ηαζ ηα πνμσυκηα ηδξ ακηίδναζδξ εηηνίκμκηαζ ζηδ πμθή ιέζς ακηθζχκ εκενβδηζηήξ (ΑΣΡ) ιεηαθμνάξ. Ζ οπένιεηνδ επζαάνοκζδ ημο μνβακζζιμφ ιε λεκμαζμηζηά ιυνζα έπεζ ςξ ζοκέπεζα ηδ ιείςζδ ηδξ δπαηζηήξ βθμοηαεεζυκδξ, επζδνχκηαξ ανκδηζηά ζηδκ ακηζμλεζδςηζηή άιοκα ημο ήπαημξ. Αναγωγάζη ηος διζοςλθιδίος ηηρ γλοςηαθειόνηρ (GSSG Reductase, GR) Ζ ακαθμβία GSH/GSSG ζε θοζζμθμβζηά ηφηηανα ζοκήεςξ είκαζ ορδθή ηαζ δζαηδνείηαζ πάνδ ζηδ θεζημονβία ηδξ ακαβςβάζδξ ημο GSSG πμο ακαθαιαάκεζ κα ακάβεζ ημ GSSG ζε GSH ζφιθςκα ιε ηδκ ακηίδναζδ: GSSG + NADPH + H + 2GSH + NADP + To απαναίηδημ NADPH πνμένπεηαζ απυ δζάθμνα εκγοιζηά ζοζηήιαηα ηςκ θοηζηχκ ηαζ γςζηχκ ηοηηάνςκ ιε ηφνζα πδβή ημκ ηφηθμ ηςκ θςζθμνζηχκ πεκημγχκ. Καεχξ δ δνάζδ ηδξ ακαβςβάζδξ ημο GSSG ηαηακαθχκεζ NADPH, μ παναπάκς ηφηθμξ επζηαπφκεηαζ βζα κα ακηζηαηαζηήζεζ ημ NADPH πμο ηαηακαθχεδηε. Ζ ακαβςβάζδ ημο GSSG απμηεθείηαζ απυ δφμ πνςηεσκζηέξ οπμιμκάδεξ, ηάεε ιία απυ ηζξ μπμίεξ πενζέπεζ έκα ιυνζμ FAD ζημ εκενβυ ηδξ ηέκηνμ. To NADPH ακάβεζ ημ FAD ημ μπμίμ ζηδ ζοκέπεζα δίκεζ ηα δθεηηνυκζά 22

23 ημο βζα κα ακαπεεί δ δζζμοθθζδζηή βέθονα ιεηαλφ δφμ ηοζηεσκχκ ημο εκενβμφ ηέκηνμο. Οζ δφμ ζμοθθοδνοθμιάδεξ πμο δδιζμονβμφκηαζ αθθδθεπζδνμφκ ηαζ ακάβμοκ ημ GSSG ζε δφμ ιυνζα GSH, εκχ λακαζπδιαηίγεηαζ δ δζζμοθθζδζηή βέθονα ζημ εκενβυ ηέκηνμ ημο εκγφιμο (Gutteridge and Halliwell 1992). Ζ εκενβυηδηα ηδξ ακαβςβάζδξ ημο GSSG εκημπίγεηαζ ηονίςξ ζημ ηοηηανυπθαζια, αθθά έπεζ εκημπζζηεί επίζδξ ζηα ιζημπυκδνζα ηαζ ζημκ πονήκα (Gutteridge and Halliwell 1992). οκμρίγμκηαξ, δ GSH εεςνείηαζ ςξ μ ζδιακηζηυηενμξ νοειζζηήξ ηδξ εκδμηοηηάνζαξ μλεζδμακαβςβζηήξ ηαηάζηαζδξ ηαζ ζοιιεηέπεζ ζηζξ μλεζδμακαβςβζηέξ ακηζδνάζεζξ ιέζς ηδξ ακηζζηνεπηήξ μλείδςζδξ ηδξ εκενβήξ ηδξ εεζμθζηήξ μιάδαξ (Mendoza-Co zatl, Loza-Tavera et al. 2005) Κπζηεΐλε (CSH) Ζ ηοζηεΐκδ (CSH) είκαζ έκα αιζκμλφ πμο θένεζ ιζα ζμοθθοδνοθμιάδα ζηδκ πθάβζα μιάδα ημο (Δηθφλα 2) ηαζ παίνκεζ ιένμξ ζε μλεζδoακαβςβζηέξ ακηζδνάζεζξ. οκηίεεηαζ ζημ ήπαν ηαζ ζε έκα θοζζμθμβζηυ ηφηηανμ ιπμνεί κα είκαζ εθεφεενδ ζε ιζηνέξ πμζυηδηεξ, θαιαάκμκηαξ ιένμξ ζε πθήεμξ ηοηηανζηχκ θεζημονβζχκ (άιεζα ή έιιεζα) υπςξ είκαζ βζα πανάδεζβια δ απμημλίκςζδ ηαζ δ ζφκεεζδ ηςκ πνςηεσκχκ. H CSH απμηεθεί πνυδνμιμ ιυνζμ ηδξ αζμζφκεεζδξ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ (Halliwell and Gutteridge, 1999), έπεζ υιςξ εκμπμπμζδεεί ηαζ βζα ημλζηέξ επζδνάζεζξ ζηα ηφηηανα, υπςξ βζα πανάδεζβια κεονμημλζηυηδηα (Puka-Sundvall, Eriksson, Nilsson, et al., 1995; Winterbourn and Metodiewa, 1999). Ζ εθεφεενδ CSH, ςξ ιζα ιδ πνςηεσκζηή εεζυθδ ακηζδνά ιε O - 2, H 2 O 2, NO, ιε ιέηαθθα ιεηάπηςζδξ (transition metals), άθθεξ εθεφεενεξ νίγεξ (Gutteridge and Halliwell 1992; Winterbourn and Metodiewa 1999). Ζ ζοζζχνεοζδ υιςξ ηςκ εκδζάιεζςκ πνμσυκηςκ ηςκ ακηζδνάζεςκ, μζ εθεφεενεξ νίγεξ CS -, ιπμνεί κα έπμοκ ημλζηή επίδναζδ ζηα ηφηηανα (Gutteridge and Halliwell 1992). Έπεζ ανεεεί αηυια υηζ δ CSH ακαζηέθθεζ ηδκ ηαηαθάζδ, υπςξ ηαζ δ GSH (Sun and Oberley 1989), ηαεχξ επίζδξ ηαζ ημ υηζ ακαζηέθθεζ ηδκ ηονμζζκάζδ ηςκ ιοηδθζαηχκ ιοηήηςκ (filamentous fungi) (Miller and Liberta 1977) πμο εοεφκεηαζ βζα ηδκ παναβςβή ηδξ ιεθακίκδξ. Δπζπθέμκ, δ CSH ειπθέηεηαζ ιέζς ζπδιαηζζιμφ CSH-DOPA 23

24 ζηδκ αζμζφκεεζδ ηςκ εοιεθακζκχκ (eumelanins) πμο απακηχκηαζ ζε ιαθθζά ηυηηζκμο πνχιαημξ (Gutteridge and Halliwell 1992). Δπζπνυζεεηα, δ CSH απμηεθεί οπυζηνςια βζα ηζξ οπενμλονεδμλίκεξ ζοιιεηέπμκηαξ έηζζ ζηδκ εκγοιζηή απμιάηνοκζδ H 2 O 2 ηαζ μνβακζηχκ οπενμλεζδίςκ (Forman, 2005). Ζ CSH αοημ-μλεζδχκεηαζ πμθφ εφημθα ηαζ είκαζ ζδζαίηενα αζηαεήξ ζε αθηαθζηυ ph ηαζ ορδθή εενιμηναζία (Gutteridge and Halliwell 1992). Ζ μλείδςζδ δφμ ιμνίςκ CSH ιε ζπδιαηζζιυ εεζμβέθοναξ μδδβεί ζημ ζπδιαηζζιυ ηδξ μλεζδςιέκδξ ηοζηεΐκδξ, έκα δζζμοθθίδζμ πμο μκμιάγεηαζ ηοζηίκδ (CSSC): CSH + HSC CSSC Ζ μλεζδςιέκδ ηδξ ιμνθή, δ CSSC, απμηεθεί οπυζηνςια ηδξ εεζμθιεηαθμνάζδξ ιέζς ηδξ μπμίαξ ακάβεηαζ ζε CSH (Bick, Åslund et al. 1998). Σα αολδιέκα επίπεδα ηδξ CSH ζημ πθάζια ημο αίιαημξ ηαζ ζηα μφνα απμηεθμφκ δείηηδ ανηεηχκ ηθζκζηχκ δζαηαναπχκ (Goodman, McDuffie et al. 2000; Ueland, Mansoor et al. 1996). Όπςξ εα δμφιε ακαθοηζηά παναηάης, ζδζαίηενδ ζδιαζία δίκεηαζ ζηζξ ηοζηεΐκεξ πμο οπάνπμοκ ζε ανηεηέξ πνςηεΐκεξ ηαζ έκγοια. Ζ εεζμθζηή μιάδα αοηχκ ηςκ πνςηεσκζηχκ ηοζηεσκχκ ζοιιεηέπεζ ζε πθήεμξ αζμπδιζηχκ αθθδθεπζδνάζεςκ. Γζα πανάδεζβια, ανηεηέξ εκδμηοηηανζηέξ πνςηεΐκεξ πμο πνμζδέκμκηαζ ζημ DNA δζαεέημοκ εέζεζξ δέζιεοζδξ ρεοδανβφνμο ηαζ ζζδήνμο πμο νοειίγμκηαζ απυ ηζξ εεζμθζηέξ μιάδεξ ηςκ ηοζηεσκχκ. Σέημζεξ εέζεζξ δέζιεοζδξ ηαηέπμοκ ελέπμοζα, νοειζζηζηή θεζημονβία ζε πμθθέξ πνςηεΐκεξ πμο δεζιεφμκηαζ ζημ DNA Θεηνιηθέο νκάδεο ζηηο πξσηεΐλεο ηζξ πνςηεΐκεξ, ζδιακηζηυξ είκαζ μ νυθμξ ηςκ ζμοθθοδνοθμιάδςκ ηαεχξ δ εεζμθζηή μιάδα -SH απμηεθεί ημ εκενβυ ηέκηνμ ημο αιζκμλέμξ ηοζηεΐκδ. Πμθθά έκγοια ηαζ ιειανακζημί οπμδμπείξ πενζέπμοκ ζμοθθοδνοθμιάδεξ ζημ ιυνζμ ημοξ (Sies 1999). Σμ 30% πενίπμο ηδξ αιζκμλζηήξ ζφζηαζδξ ηςκ ιεηαθθμεεζμκζκχκ απυ δζάθμνμοξ μνβακζζιμφξ είκαζ ηοζηεΐκδ (Gutteridge and Halliwell 1992). Οζ ιεηαθθμεεζμκίκεξ ςξ βκςζηυκ, είκαζ ιζηνέξ πθμφζζεξ ζε εεζμθζηέξ μιάδεξ 24

25 πνςηεΐκεξ, μζ μπμίεξ ζοκδέμκηαζ ιε δοκδηζηά επζαθααή ιεηαθθζηά ζυκηα υπςξ ημο παθημφ ηαζ ημο ρεοδανβφνμο. Δπζπνυζεεηα, εεζμθζηέξ μιάδεξ έπμοκ ακαβκςνζζηεί ζε ημιαζηά έκγοια ιεηααίααζδξ ηοηηανζηχκ ιδκοιάηςκ (π.π. θςζθαηάζεξ ηονμζίκδξ), ηαεχξ ηαζ ζε ιεηαβναθζημφξ πανάβμκηεξ (Chen, Thomas et al. 2003). ηδκ πναβιαηζηυηδηα, δ ζοβηέκηνςζδ ηςκ εεζμθζηχκ μιάδςκ ζηζξ ηοζηεΐκεξ ηςκ πνςηεσκχκ ζε ηφηηανα ηαζ ζζημφξ είκαζ πμθφ ορδθυηενδ ηδξ ζοβηέκηνςζδξ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ. Οζ μιάδεξ αοηέξ ιπμνεί κα οπάνπμοκ ζε ακαβιέκδ (ΡSH) ηαζ μλεζδςιέκδ ιμνθή (PSSP ή PSSNP). ε ηαηαζηάζεζξ μλεζδςηζημφ ζηνεξ, μζ εθεφεενεξ εεζμθζηέξ μιάδεξ ζηζξ ηοζηεΐκεξ ηςκ πνςηεσκχκ (ΡSH) είκαζ μζ πζμ εοάθςημζ ζηυπμζ ηςκ μλεζδςηχκ (θυβς ημο αζηαεμφξ πνςημκίμο) ηαζ ιπμνμφκ κα οπμζημφκ δζάθμνεξ ακηζζηνεπηέξ ηαζ ιδ ακηζζηνεπηέξ μλεζδμακαβςβζηέξ ιεηααμθέξ ςξ απυηνζζδ ζηδκ πίεζδ. ε ιζα ακηζζηνέρζιδ ιεηααμθή, ημ εκενβμπμζδιέκμ μλοβυκμ ιπμνεί κα αθαζνέζεζ έκα άημιμ οδνμβυκμο απυ οπμθείιιαηα ηοζηεΐκδξ βζα κα δζαιμνθχζεζ ιζα νίγα εεζυθδξ, δ μπμία ιε ιζα δεφηενδ νίγα εεζυθδξ εα δζαιμνθχζεζ ηζξ δζζμοθθζδζηέξ βέθονεξ. Δίκαζ ζαθέξ υηζ ηέημζεξ αθθαβέξ ζε εεζμθζηέξ μιάδεξ πμο απακηχκηαζ ζημ θεζημονβζηυ ηέκηνμ ιζαξ πνςηεΐκδξ, ιπμνμφκ κα επδνεάζμοκ ηδ θεζημονβζηυηδηά ηδξ. Βέααζα, ανηεηέξ πνςηεΐκεξ είκαζ δοκαηυκ κα ιδκ πενζέπμοκ ηοζηεΐκεξ ζημ θεζημονβζηυ ημοξ ηέκηνμ, αθθαβέξ υιςξ ζε ηέημζεξ εεζμθζηέξ μιάδεξ ηςκ πνςηεσκχκ ιπμνεί κα πνμηαθέζμοκ αθθαβή ζηδ δζαιυνθςζδ ηδξ πνςηεΐκδξ ιε απμηέθεζια κα επδνεαζηεί ηαζ πάθζ δ θεζημονβζηυηδηά ηδξ. οκμπηζηά, δ μλεζδςηζηή ηνμπμπμίδζδ ηςκ πνςηεσκχκ ιπμνεί κα ζοζπεηζζεεί ιε ιείςζδ ή αφλδζδ εκγοιζηήξ δναζηζηυηδηαξ, απχθεζα θεζημονβζηυηδηαξ, απχθεζα εκενβυηδηαξ ακαζημθέα πνςηεαζχκ, ζοιπθμημπμίδζδ, αολδιέκδ ή ιεζςιέκδ εοαζζεδζία ζε πνςηευθοζδ, ιδ θοζζμθμβζηή πνυζθδρδ μοζζχκ απυ ηα ηφηηανα ηαζ ιε ηνμπμπμζδιέκδ ιεηαβναθή βμκζδίςκ. Όπςξ έπεζ βίκεζ ζαθέξ, δ μλεζδμακαβςβζηή ηαηάζηαζδ ηςκ ηοηηάνςκ απμηεθεί έκα απυ ημιαζηά ζδιεία νφειζζδξ ηδξ ηοηηανζηή θεζημονβίαξ. ε δζάθμνεξ παεμθμβζηέξ ηαηαζηάζεζξ, έπμοκ ακαβκςνζζηεί μλεζδμακαβςβζηέξ ιεηααμθέξ ζε πνςηεΐκεξ ηαζ έκγοια. Έηζζ, ηα πνμσυκηα μλείδςζδξ ηςκ πνςηεσκχκ ζοπκά εεςνμφκηαζ ζακ δείηηεξ μλεζδςηζηήξ πίεζδξ (Dalle-Donne, Rossi et al. 2006). Ο ζημπυξ αοηήξ ηδξ «ακηζδναζηζηήξ» νφειζζδξ ηςκ ηοηηάνςκ 25

26 εεςνείηαζ υηζ ζπεηίγεηαζ ιε ιδπακζζιμφξ άιοκαξ πμο εκενβμπμζμφκηαζ ηαηά ηδ δζάνηεζα μλεζδςηζημφ ζηνεξ (Rahman, Biswas et al. 2005) Διεχζεξεο ζεηνιηθέο νκάδεο θαη ζρεκαηηζκφο δηζνπιθηδίσλ ζηηο πξσηεΐλεο Ζ ακαβςβή ηαζ μλείδςζδ ηςκ ζμοθθοδνοθζηχκ μιάδςκ ηςκ πνςηεσκχκ είκαζ ιζα δοκαιζηή δζενβαζία πμο ζοιααίκεζ ζηα ηφηηανα ηάης απυ θοζζμθμβζηέξ ζοκεήηεξ. Πνυηεζηαζ βζα ακηζζηνεπηή δζαδζηαζία, δ μπμία ελανηάηαζ απυ ηδ ζοβηεηνζιέκδ ηάεε θμνά πνςηεΐκδ ηαζ απυ ηδ θφζδ ηςκ εεζμθζηχκ ηδξ μιάδςκ. Έηζζ, δ μλεζδμακαβςβζηή ηαηάζηαζδ ηςκ πνςηεσκζηχκ εεζμθχκ ελανηάηαζ ηαηά ηφνζμ θυβμ απυ ηδκ ηοηηανζηή εέζδ ηςκ πνςηεσκχκ. ημ ηοηηανυπθαζια ημ πενζαάθθμκ είκαζ ακαβςβζηυ ηονίςξ θυβς ηδξ ορδθήξ εκδμηοηηανζηήξ ζοβηέκηνςζδξ ηδξ GSH. Γζα αοηυ ημ θυβμ μζ ηοζηεΐκεξ ηςκ ηοηηανμπθαζιαηζηχκ πνςηεσκχκ οπάνπμοκ ζακ εθεφεενεξ εεζυθεξ (PSH) ηαζ υπζ ζακ δζζμοθθίδζα (PSSP) (Mallick, Boutz et al. 2002). Φοζζηά ζε ηαηαζηάζεζξ μλεζδςηζημφ ζηνεξ ηα πνάβιαηα αθθάγμοκ. Πνυζθαηεξ ιεθέηεξ έπμοκ δείλεζ υηζ ανηεημί δζζμοθθζδζημί δεζιμί οπάνπμοκ ζε ηοημζμθζηέξ πνςηεΐκεξ ηανδζμιομηοηηάνςκ ηαζ κεονζηχκ ηοηηάνςκ πμο έπμοκ εηηεεεί ζε μλεζδςηέξ (Brennan, Wait et al. 2004). Ακηίεεηα ζηζξ ελςηοηηάνζεξ πνςηεΐκεξ ηονζανπμφκ ηα δζζμοθθίδζα θυβς ημο μλεζδςηζημφ ελςηοηηάνζμο πενζαάθθμκημξ. O ζπδιαηζζιυξ δζζμοθθζδίςκ θμζπυκ είκαζ παναηηδνζζηζηυ πμθθχκ ελςηοηηάνζςκ πνςηεσκχκ υπςξ μνιυκεξ, ημλίκεξ, έκγοια απμζημδυιδζδξ, ακμζμζθαζνίκεξ ηαζ άθθεξ πνςηεΐκεξ ημο πθάζιαημξ (π.π. αθαμοιίκδ) ηαζ ημο ζοκδεηζημφ ζζημφ, πςνίξ αέααζα αοηυ κα ζδιαίκεζ υηζ δεκ οπάνπμοκ πμθθά πνςηεσκζηά δζζμοθθίδζα ηαζ ζημ εζςηενζηυ ημο ηοηηάνμο, υπμο ζοβηεηνζιέκα ανίζημκηαζ ζοκήεςξ ζηδκ επζθάκεζα ημο ηοηηάνμο ηαζ ζπακζυηενα ζημ ηοηηανυπθαζια βζα ημ θυβμ πμο ακαθένεδηε παναπάκς (Freedman, 1990). Ζ πνςημηαβήξ δμιή ηδξ πνςηεΐκδξ ηαζ δ εκενβυηδηα ηδξ εεζμθζηήξ μιάδαξ (π.π. ηοζηεΐκεξ ιε εεζμθζηά ακζυκηα είκαζ πενζζζυηενμ επζννεπείξ ζε μλείδςζδ) παίγμοκ ζδιακηζηυ νυθμ ζημκ ηαεμνζζιυ ηςκ ηοζηεσκζηχκ ιμνίςκ πμο εα ζπδιαηίζμοκ δζζμοθθζδζηή βέθονα (Freedman, 1990). ε μλεζδςηζηυ πενζαάθθμκ θμζπυκ, ζπδιαηίγμκηαζ πνςηεσκζηά δζζμοθθίδζα ηα μπμία ιπμνεί κα 26

27 ημπμεεηδεμφκ ζε δφμ ηαηδβμνίεξ: ζε αοηά πμο μ δζζμοθθζδζηυξ δεζιυξ ζπδιαηίγεηαζ ιεηαλφ ηοζηεσκχκ ηδξ ίδζαξ πνςηεΐκδξ ηαζ ηαθμφκηαζ εκδμιμνζαηά δζζμοθθίδζα ή εκδμιμνζαηέξ ηοζηίκεξ, (intramolecular disulfides PSSP) ηαζ ζε αοηά πμο μ δζζμοθθζδζηυξ δεζιυξ ζπδιαηίγεηαζ ιεηαλφ δζαθμνεηζηχκ πνςηεσκχκ ηαζ ηαθμφκηαζ δζαιμνζαηά δζζμοθθίδζα ή δζαιμνζαηέξ ηοζηίκεξ (intermolecular disulfides PSSΡ ) (Δηθφλα 5). Σα ηεθεοηαία μδδβμφκ ζημ ζπδιαηζζιυ πνςηεσκζηχκ ζοζζςιαηςιάηςκ (protein aggregates), θαζκυιεκμ πμο έπεζ παναηδνδεεί ζε πενζπηχζεζξ παεμθμβζηχκ ηαηαζηάζεςκ ζε γςζηά ηφηηανα ηαζ ζε θοηά πμο ακαπηφζζμκηαζ ζε ζοκεήηεξ ζηνεξ. Δηθφλα 5. Γελζά: εκδμιμνζαηυ δζζμοθθίδζμ Ανζζηενά: δζαιμνζαηυ δζζμοθθίδζμ Λίβα είκαζ βεκζηά βκςζηά βζα ημοξ in vivo ιδπακζζιμφξ ημο ζπδιαηζζιμφ ηςκ δζζμοθθζδζηχκ βεθονχκ ζηζξ πνςηεΐκεξ. Μεθέηεξ έπμοκ δείλεζ υηζ μ ζπδιαηζζιυξ ημοξ θαιαάκεζ πχνα ηαηά ηδ δζάνηεζα ή ηαζ αιέζςξ ιεηά ηδ δδιζμονβία ηδξ πμθοπεπηζδζηήξ αθοζίδαξ ζημ εκδμπθαζιαηζηυ δίηηομ, έκα μνβακίδζμ ημο ηοηηάνμο πμο παναηηδνίγεηαζ απυ ζζπονά μλεζδςηζηυ πενζαάθθμκ ιζαξ ηαζ μ θυβμξ GSH/GSSG είκαζ πενίπμο 1, είηε ιέζς εκγοιζηήξ ηαηάθοζδξ ιε ηδ αμήεεζα ηδξ ζζμιενάζδξ πνςηεσκζηχκ δζζμοθθζδίςκ (Protein Disulfide Isomerase, PDI), ή ιε ιδ εκγοιζηή δζαδζηαζία. ε υηζ αθμνά ηδ δεφηενδ πενίπηςζδ, βζα ημ ζπδιαηζζιυ δζζμοθθζδίςκ είκαζ απαναίηδηδ δ πανμοζία εκυξ ηαηάθθδθμο δέηηδ δθεηηνμκίςκ πμο ζοιαμθίγεηαζ ιε (Α) ζηδκ ακηίδναζδ πμο αημθμοεεί: 2 -SH + A -SS- + AH 2 Έκαξ ηθαζζζηυξ μλεζδςηήξ πμο ιπμνεί κα ζοιιεηέπεζ ζηδκ παναπάκς ακηίδναζδ δεκ είκαζ άθθμξ απυ ημ ιμνζαηυ μλοβυκμ, αθθά έπεζ ανεεεί ηαζ δ ελάνηδζδ ηδξ ακηίδναζδξ απυ ζυκηα ιεηάθθςκ, υπςξ παθημφ (Cu 2+ ), πμο δνμοκ ηαηαθοηζηά ζε παιδθέξ ζοβηεκηνχζεζξ (Creighton, 1984). 27

28 Ιζομεπάζη ππωηεϊνικών διζοςλθιδίων (Protein Disulfide Isomerase, PDI). Γεκζηά, βζα ηδ ζςζηή ακαδίπθςζδ ηςκ πμθοπεπηζδίςκ θνμκηίγμοκ ηάπμζεξ πνςηεΐκεξ πμο μκμιάγμκηαζ ιμνζαημί ζοκμδμί (chaperones). Αοηέξ δεζιεφμκηαζ ζε οδνυθμαεξ πενζμπέξ ζηζξ κεμζπδιαηζζιέκεξ πμθοπεπηζδζηέξ αθοζίδεξ ηαζ απμηνέπμοκ ηδ θακεαζιέκδ ακαδίπθςζδ ή ιεηαλφ ημοξ αθθδθεπίδναζδ. Ζ δνάζδ ημοξ είκαζ ATP-ελανηχιεκδ. In vivo, μζ πνςηεΐκεξ αοηέξ ζοκενβάγμκηαζ ηαζ ιε ηάπμζα έκγοια πμο ελαζθαθίγμοκ ημ ζςζηυ ζπδιαηζζιυ πζμ ελεζδζηεοιέκςκ δμιχκ, υπςξ μζ δζζμοθθζδζηέξ βέθονεξ. Καηά ηδκ ακαδίπθςζδ ηςκ κεμζπδιαηζζεέκηςκ πμθοπεπηζδίςκ, εα πνέπεζ κα ακηζδνάζμοκ ηα ζςζηά ιυνζα ηοζηεΐκδξ, χζηε κα ζπδιαηζζεμφκ μζ ζςζηέξ δζζμοθθζδζηέξ βέθονεξ. Σμκ παναπάκς νυθμ έπμοκ ακαθάαεζ μζ πνςηεΐκεξ PDI, μζ μπμίεξ ηαηαθφμοκ ημ ζπδιαηζζιυ κέςκ εεζμβεθονχκ, αθθά ηαζ ηδκ ακαηαηακμιή ηςκ ήδδ οπανπμοζχκ. Ζ ηαηάθοζδ επζηοβπάκεηαζ ιε ηδ αμήεεζα εεζμθζηχκ μιάδςκ πμο ηα έκγοια αοηά πενζέπμοκ ζημ εκενβυ ημοξ ηέκηνμ ηαζ δ δνάζδ ημοξ ελανηάηαζ απυ ηδκ ακαθμβία GSH/GSSG, δ μπμία είκαζ παιδθυηενδ ζημ εκδμπθαζιαηζηυ δίηηομ, υπμο ζοκηεθείηαζ δ υθδ δζαδζηαζία. Έπεζ ανεεεί υηζ πανμοζζάγμοκ δναζηζηυηδηα ακαβςβάζδξ ημο δζτδνμαζημναζημφ (μλεζδςιέκδ αζηαιίκδ C) ηαηαθφμκηαξ ηδκ ακηίδναζδ: 2GSH + δζτδνμαζημναζηυ GSSG + αζημναζηυ Μεηθηά πξσηετληθά-κε πξσηετληθά δηζνπιθίδηα Καηά ηδ δζάνηεζα μλεζδςηζημφ ζηνεξ, ζπδιαηίγμκηαζ ηαζ ιεζηηά δζζμοθθίδζα ζηζξ πνςηεΐκεξ (PSSNP) ιεηαλφ ηςκ ηοζηεσκζηχκ ζμοθθοδνοθμιάδςκ ημοξ ηαζ εθεφεενςκ εεζμθχκ υπςξ βζα πανάδεζβια δ βθμοηαεεζυκδ, δ εθεφεενδ ηοζηεΐκδ, δ μιμηοζηεΐκδ, β-βθμοηαιοθμηοζηεΐκδ (Eaton 2006). Ζ ακηίδναζδ ζπδιαηζζιμφ ηςκ PSSNP ηαθείηαζ S-εεζμθίςζδ (S-thiolation) ηαζ ημ ακηίζηνμθμ θαζκυιεκμ S- απμεεζμθίςζδ (S-dethiolation). Οζ ακηζδνάζεζξ είκαζ ιένμξ ιζαξ πνχζιδξ ηοηηανζηήξ ακηίδναζδξ ζημ μλεζδςηζηυ ζηνεξ, είκαζ ακηζζηνεπηέξ ηαζ μ νοειυξ ιε ημκ μπμίμ ελεθίζζμκηαζ ελανηάηαζ απυ ηδ θφζδ ηςκ ζμοθθοδνοθμιάδςκ ζηζξ πνςηεΐκεξ. Δκδμηοηηανζηά, δ επζηναηέζηενδ ιμνθή S-εεζμθίςζδξ είκαζ δ S- 28

29 βθμοηαεεζμκοθίςζδ (S-glutathionylation), δ μπμία ακηζπνμζςπεφεηαζ απυ ηα PSSG ιυνζα, εθυζμκ δ GSH εκδμηοηηανζηά ανίζηεηαζ ζε ορδθή ζοβηέκηνςζδ ηαζ είκαζ μ πζμ πζεακυξ δυηδξ δθεηηνμκίςκ (Dalle-Donne, Rossi et al. 2006) (Δηθφλα 6). Δηθφλα 6: Mεζηηυ δζζμοθθίδζμ πνςηεΐκδξ ιε βθμοηαεεζυκδ ( S- βθμοηαεεζμκοθζςιέκδ πνςηεΐκδ) Ακηίεεηα ελςηοηηανζηά (π.π. ζημ πθάζια) δ εθεφεενδ εεζυθδ πμο επζηναηεί είκαζ δ ηοζηεΐκδ. οκεπχξ έλς απυ ημ ηφηηανμ δ επζηναηέζηενδ ιμνθή S- εεζμθίςζδξ είκαζ S-ηοζηεσκοθίςζδ (S-cysteinylation) δ μπμία ακηζπνμζςπεφεηαζ απυ ηα PSSC ιυνζα. Ζ S-εεζμθίςζδ είκαζ ιζα δοκαιζηή δζαδζηαζία πμο πζζηεφεηαζ υηζ ειπθέηεηαζ ζηδ ιεηαβςβή ζήιαημξ ζηα ηφηηανα, αθθά επίζδξ πνδζζιεφεζ ζηδκ πνμζςνζκή απμεήηεοζδ ηςκ πμθφηζιςκ ιμνίςκ GSH ηαηά ηδ δζάνηεζα μλεζδςηζημφ ζηνεξ. Δπζπθέμκ, δ ζδζυηδηα αοηή ηςκ πνςηεσκχκ κα ζπδιαηίγμοκ ιε ακηζζηνεπηυ ηνυπμ ιεζηηά δζζμοθθίδζα ιε εεζυθεξ ιζηνμφ ιμνζαημφ αάνμοξ (ζδζαίηενα GSH) πζζηεφεηαζ υηζ εοκμεί ηδκ πνμζηαζία ηςκ πνςηεσκζηχκ εεζμθχκ ζε ηαηαζηάζεζξ μλεζδςηζημφ ζηνεξ πζεακχξ ειπμδίγμκηαξ ηδ ιδ ακηζζηνεπηή μλείδςζδ ηςκ εεζμθζηχκ ημοξ μιάδςκ πμο εα ιπμνμφζακ ακ μδδβήζμοκ ζε απχθεζα ηδξ θεζημονβζηυηδηάξ ημοξ (Dalle-Donne, Giustarini et al. 2005). Ο ιδπακζζιυξ ιε ημκ μπμίμ ζπδιαηίγμκηαζ μζ βθμοηαεεζμκοθζςιέκεξ πνςηεΐκεξ δεκ είκαζ αηυια ζαθήξ (Ghezzi 2005). Μζα πζεακή εηδμπή είκαζ δ απ εοεείαξ μλείδςζδ ζφιθςκα ιε ηδκ ακηίδναζδ: X+PSH+GSH PSSG+XH 2 29

30 υπμο ημ PSSG είκαζ ημ ιεζηηυ δζζμοθθίδζμ πνςηεΐκδξ-βθμοηαεεζυκδξ ηαζ ημ Υ έκαξ μλεζδςηήξ. Έκαξ δεφηενμξ ιδπακζζιυξ πενζθαιαάκεζ ηζξ ακηζδνάζεζξ ακηαθθαβήξ εεζμθχκ-δζζμοθθζδίςκ (Thiol-Disulfide Exchange reactions, TDE): PSH + GSSG PSSG + GSH Ζ ακηίδναζδ αοηή εοκμείηαζ ζε αθηαθζηυ ph (επεζδή ημ εεζμθζηυ ακζυκ είκαζ αοηυ ημ μπμίμ ζηδκ μοζία ακηζδνά) ηαζ δ ηαπφηδηά ηδξ ελανηάηαζ απυ ηζξ ζοβηεκηνχζεζξ ηςκ ακηζδνχκηςκ, ηδκ ζμκηζηή ζζπφ, ηδ εενιμηναζία, ημ ph, ηθπ (Creighton 1984). Απυ ηδκ παναπάκς ακηίδναζδ θαίκεηαζ υηζ μζ PSH ζοιαάθθμοκ ζηδκ απμηαηάζηαζδ ηδξ GSH ζημ ηφηηανμ. οκεπχξ, μζ πνςηεσκζηέξ ζμοθθοδνοθζηέξ μιάδεξ ιπμνεί κα παίλμοκ πμθφ ζδιακηζηυ νυθμ ζηδ δζαηήνδζδ ηδξ μλεζδμακαβςβζηήξ ηαηάζηαζδξ πνδζζιεφμκηαξ ςξ νοειζζηζηυ δζάθοια βζα ηδ δζαηήνδζδ ημο ακαβςβζημφ δοκαιζημφ ημο ζοζηήιαημξ ηδξ βθμοηαεεζυκδξ (Schafer and Buettner 2001). Οζ PSH ιπμνεί κα εοεφκμκηαζ, επίζδξ, βζα ημ παιδθυηενμ θυβμ GSH/GSSG ζημ εκδμπθαζιαηζηυ δίηηομ, δεδμιέκμο υηζ, πενζζζυηενδ πμζυηδηα PSH ζε αοηυ ιπμνεί κα μδδβήζεζ ζε αολδιέκδ δέζιεοζδ ηδξ GSH. Μζα ηνίηδ εηδμπή βζα ηδ δδιζμονβία ηςκ PSSG πενζθαιαάκεζ ακηζδνάζεζξ εεζοθζηχκ νζγχκ (thiyl radicals) υπςξ δείπκμοκ μζ αηυθμοεεξ ακηζδνάζεζξ: PSH + OH PS + H 2 O PS + GSH + PSSG - PSSG - + O 2 PSSG + O 2 - Οζ βθμοηαεεζμκοθζςιέκεξ πνςηεΐκεξ ιπμνμφκ κα επζζηνέρμοκ ζηδκ ανπζηή ημοξ ιμνθή ιέζς ακηίδναζδξ ιε GSH: PSSG + GSH PSH + GSSG Ζ ακηίδναζδ αοηή θαιαάκεζ πχνα υηακ θοζζηά απμηαηαζηαεεί δ εκδμηοηηάνζα μλεζδςακαβςβζηή ζζμννμπία (υηακ δδθαδή μ θυβμξ GSH/GSSG επακέθεεζ ζηα θοζζμθμβζηά επίπεδα) ηαζ ηαηαθφεηαζ απυ ιέθδ ιζαξ μιάδαξ εκγφιςκ πμο ζοπκά 30