Park, Hee-Jeong;Kang, Sang-Won;Rhee, Sue-Goo;Ryu, Seong-Eon
Proceedings of the Korean Biophysical Society Conference
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1997.07a
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pp.15-15
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1997
Recent studies indicate that hydrogen peroxide (H$_2$O$_2$), which is one of the reactive oxygen species involved in the oxidative stress, is an intracellular secondary messenger in the signal transduction. A novel family of thiol specific antioxidant (TSA) enzymes with a peroxidase activity shows no sequence homology to previously known antioxidant enzymes.(omitted)
Two open reading frames of Haemophilus influenzae, HI0572 and HI0751, showing homology to a yeast thioredoxin peroxidase II (TPx II) and an E. coli thiol peroxidase $P_{20}$, respectively, were cloned and expressed in E. coli, and then the proteins were subsequently purified and characterized. HI0751 protein showed the thioredoxin (Trx)-dependent peroxidase activity, whereas HI0572 protein showed glutathione-dependent peroxidase. The HI0572 is the first peroxiredoxin with glutathione peroxidase activity rather than thioredoxin peroxidase. Purified HI0572 and HI0751 proteins protected specifically the inactivation of glutamine synthetase by metal catalyzed oxidation (MCO) systems composed of $Fe^{3+}$, $O_2$ and mercaptans such as dithiothreitol, ${\beta}-mercaptoethanol$ and glutathione (GSH). Unlike the HI0751 protein, the HI0572 protein was more effective in protecting glutamine synthetase from inactivation by the $GSH/Fe^{3+}/O_2$ system. It seems that these unique properties of the HI0572 protein are due to the structure containing a glutaredoxin domain at it's C-terminal in addition to a peroxiredoxin domain.
There are five isoforms of thiol peroxidase in yeast. Each isoform was named after its subcellular localization such as cytoplasmic TPx I, cTPx II, cTPx III, mitochondrial TPx (mTPx), and nuclear TPx (nTPx). Recently, we reported that unlike other TPx null mutants, cTPx IInull mutant showed a slow-growth phenotype. This observation suggests that cTPx II might be involved in yeast cell growth. In this study, for a first step toward to investigate the physiological function of cTPx II in yeast, we have identified a novel interaction between cTPx II and various proteins by using the yeast two-hybrid system.
Peroxiredoxins are ubiquitous thiol proteins that catalyse the breakdown of peroxides and regulate redox activity in the cell. Kinetic analysis of their reactions is required in order to identify substrate preferences, to understand how molecular structure affects activity and to establish their physiological functions. Various approaches can be taken, including the measurement of rates of individual steps in the reaction pathway by stopped flow or competitive kinetics, classical enzymatic analysis and measurement of peroxidase activity. Each methodology has its strengths and they can often give complementary information. However, it is important to understand the experimental conditions of the assay so as to interpret correctly what parameter is being measured. This brief review discusses different kinetic approaches and the information that can be obtained from them.
The molecular fate of thyroglobulin (Tg) is controlled by oligomerization, a means of storing Tg at high concentrations, and deoligomerization. The oligomerization of bovine Tg are intermolecular reactions that occur through oxidative processes, such as disulfide and dityrosine formation, as well as isopeptide formation; disulfide formation is primarily responsible for Tg oligomerization. Here, the protein disulfide isomerase (PDI) and/or peroxidase-induced oligomerization of unfolded thyroglobulins, which were prepared by treating bovine Tg with heat, urea or thiol/urea, was investigated using SDS-PAGE analyses. In addition, the enzymatic oligomerization was compared with non-enzymatic oligomerization. The thermally-induced oilgomerization of Tg, dependent on glutathione redox state, was affected by the ionic strength or the presence of a surfactant. Meanwhile, PDI-catalyzed oligomerization, time and pH-dependent, was the most remarkable with unfolded/reduced Tg, which was prepared from a treatment with urea/DTT, while the thermally-unfolded Tg was less sensitive. Similarly, the oligomerization of unfolded/reduced Tg was also mediated by peroxidase. However, PDI showed no remarkable effect on the peroxidase-mediated oligomerization of either the unfolded or unfolded/reduced Tg. Additionally, the reductive deoligomerization of oligomeric Tg was exerted by PDI in an excessively reducing state. Based on these results, it is proposed that PDI catalyzes the oligomerization of Tg through the disulfide linkage and its deoligomerization in the molecular fate, and this process may require a specific molecular form of Tg, optimally unfolded/reduced, in a proper redox state.
We carried out the expression and characterization of yeast thioredoxin system including thioredexin 1 (Trx1), Trx2, thioredoxin reductase (TR), and a novel thioredoxin (Trx3), which was reported in the data base of Saccharomyces genome. The Trx1, 2 and TR were expressed as soluble proteins in E. coli and the sizes of purified proteins were equal to the reported their molecular weights. The expressed Trx3 was found in both soluble fraction and precipitate. The size of Trx3 purified from soluble fraction of E. coli crude extracts was estimated as 14 kDa on SDS-PAGE instead of 18 kDa for Trx3 in precipitate. N-terminal amino acid sequence of the small size of purified Trx3 from soluble fraction was analyzed as FQSSYTS which is correspond to the sequence from 20 to 26 for Trx3. Trx3 together with thioredoxin reductase and NADPH was able to reduce the disulfide bridge of insulin and 5,5'-dithiobis(2-nitrobenzoic acid) (DTNB). Trx3 stimulated the antioxidant effect of thioredoxin peroxidase 1 (TPx1) which inhibited inactivation of glutamine synthetase (GS) in dithiothreitol (DTT) containing metal catalyzed oxidation system. The stimulation effect of Trx3 was 10% of the effect of either Trx1 or Trx2. In addition, Trx3 could reduce the disulfide of TPx to thiol, so that the TPx had thioredoxin dependant peroxidase activity. In western blotting analysis, antibodies against purified Trx3 did not cross-react with crude extracts of yeast, purified Trx1, and Trx2 proteins. But, in PCR reaction using the cDNA library of yeast as a template, gene encoding of trx3 was amplified.
Kim, Min-Gab;Su'udi, Mukhamad;Park, Sang-Ryeol;Hwang, Duk-Ju;Bae, Shin-Chul
Journal of Life Science
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v.20
no.12
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pp.1777-1783
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2010
Plants generate reactive oxygen species (ROS) as a by-product of normal aerobic metabolism or when exposed to a variety of stress conditions, which can cause widespread damage to biological macromolecules. To protect themselves from oxidative stress, plant cells are equipped with a wide range of antioxidant proteins. However, the detailed reaction mechanisms of these are still unknown. Peroxiredoxins (Prxs) are ubiquitous thiol-containing antioxidants that reduce hydrogen peroxide with an N-terminal cysteine. The active-site cysteine of peroxiredoxins is selectively oxidized to cysteine sulfinic acid during catalysis, which leads to inactivation of peroxidase activity. This oxidation was thought to be irreversible. Recently identified small protein sulphiredoxin (Srx1), which is conserved in higher eukaryotes, reduces cysteine.sulphinic acid in yeast peroxiredoxin. Srx1 is highly induced by $H_2O_2$-treatment and the deletion of its gene causes decreased yeast tolerance to $H_2O_2$, which suggest its involvement in the metabolism of oxidants. Moreover, Srx1 is required for heat shock and oxidative stress induced functional, as well as conformational switch of yeast cytosolic peroxiredoxins. This change enhances protein stability and peroxidase activity, indicating that Srx1 plays a crucial role in peroxiredoxin stability and its regulation mechanism. Thus, the understanding of the molecular basis of Srx1 and its regulation is critical for revealing the mechanism of peroxiredoxin action. We postulate here that Srx1 is involved in dealing with oxidative stress via controlling peroxiredoxin recycling in Arabidopsis. This review article thus will be describing the functions of Prxs and Srx in Arabidopsis thaliana. There will be a special focus on the possible role of Srx1 in interacting with and reducing hyperoxidized Cys-sulphenic acid of Prxs.
노화현상에 관련된 가설은 프로그램설, 세포손상축적설 등 다양하나 증거와 연구자료가 아직은 불충분하고 미흡하다. 현재 상당한 주목을 받고 있고 또 일견 설득력이 있는 것으로 수용되고 있는 oxygen species에 의한 세포손상축적 가설은 시험관 또는 생체 내에서의 실험과 관측을 통해 연구에 상당한 진전이 있음에도 노화현상을 해석하는 또 다른 실마리에 불과하다. Oxygen radical이 세포내의 거대분자들 중 DNA에 손상과 변이를 일으키거나, 우리기를 수반하지 않는 다른 기작에 의해 조직손상이 일어나면서 세포내의 유리기반응에 이차적 장애가 유도되어 세포내의 분자들이 훼손되거나 변화됨으로서, 이들 손상물이 시간과 더불어 축적하여 신체기능의 퇴행을 수반한 질병과 노화현상이 나타나게 된다는 것이다. 유리기에 대한 효과를 가지는 SOD, catalase, glutathione, peroxidase, metal-chelator와 chain-breaking 효과를 가진 alpha-tocopherol, beta-carotere, urate, ascorbate, ubiquinone, glutathione, protein-thiol 등 항산화물질의 적용과 섭취의 중요성이 인식되었다.
Peroxiredoxins are cysteine-dependent peroxide reductases that group into 6 different, structurally discernable classes. In 2011, our research team reported the application of a bioinformatic approach called active site profiling to extract active site-proximal sequence segments from the 29 distinct, structurally-characterized peroxiredoxins available at the time. These extracted sequences were then used to create unique profiles for the six groups which were subsequently used to search GenBank(nr), allowing identification of ~3500 peroxiredoxin sequences and their respective subgroups. Summarized in this minireview are the features and phylogenetic distributions of each of these peroxiredoxin subgroups; an example is also provided illustrating the use of the web accessible, searchable database known as PREX to identify subfamily-specific peroxiredoxin sequences for the organism Vitis vinifera (grape).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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