4.2 disulfură
Disulfurile sunt produse relativ stabile ale oxidării tiolului și au roluri importante în structurile secundare, terțiare și cuaternare ale proteinelor. Plierea polipeptidelor nou sintetizate este însoțită de formarea legăturii disulfidice catalizate de enzime. Pe scurt, în reticulul endoplasmatic, oxidarea proteinelor este mediată de izomerazele disulfidice proteice prin intermediul lor intramolecular redox activ Cys–x–x–CYS legături disulfidice iar în spațiul intermembranar mitocondrial enzima Mia40 este responsabilă de oxidarea proteinelor primite prin intermediul motivului său Cys–Pro–Cys (revizuit în ). S-a crezut mult timp că legăturile disulfidice structurale formate odată sunt entități stabile și inerte într-un mediu fiziologic. Cu toate acestea, o serie de proteine conțin legături disulfidice care pot fi reduse enzimatic, sugerând o situație mult mai dinamică. Acest proces s-a dovedit a fi implicat în activarea unui număr de proteine reglatoare, inclusiv trombospondină, receptori de suprafață celulară și factor tisular (revizuit în ).
formarea disulfurii este un rezultat comun al stresului oxidativ. Acizii sulfenici, halogenurile sulfenil și sulfenil-tiocianații de pe proteine sau molecule mici, sunt în general intermediari și se sting rapid prin reacția cu un tiol suplimentar pentru a forma disulfuri. Nitrozotiolii și sulfenamidele reacționează, de asemenea, lent cu tiolii pentru a da disulfuri. Stările de oxidare mai mari, cum ar fi esterii tiosulfinatului sau tiosulfonatului, se pot transforma în disulfuri prin reducere sau hidroliză. Oxidarea tiolului mediată Radical poate duce la disulfuri (Vezi secțiunile ulterioare). Pentru proteinele cu tioli vicinali, produsul este o disulfură intramoleculară. Pentru alte tioli proteici, reacția favorizată a intermediarului oxidat este cu GSH prezent la concentrații intracelulare ridicate pentru a forma o proteină glutationilată. Glutationilarea proteinelor este considerată a fi importantă ca mecanism pentru protejarea tiolilor proteici funcționali sub stres oxidativ. Deși acest lucru poate face proteina inactivă, îndepărtarea glutationului poate restabili activitatea. Glutationilarea reversibilă a proteinelor este, de asemenea, recunoscută din ce în ce mai mult ca un mecanism de reglementare în transducția semnalului.
formarea disulfurilor pe tioli redox activi este un proces dinamic și reversibil. Trx și glutaredoxina, împreună cu TRX reductaza și GR, sunt în mare parte responsabile pentru reducerea disulfurii intracelulare. Aceste enzime funcționează ele însele prin cicluri reversibile inter-și intramoleculare tiol-disulfură (sau seleno–sulfură). Disulfurile suferă, de asemenea, reacții de schimb. Schimbul spontan de tiol-disulfură este relativ lent; ordinea de mărime a constantelor lor de ordinul doi la pH 7 este ~10-3 m-1 s−1. Se desfășoară prin atacul nucleofil al tiolatului asupra centrelor de sulf mai electrofile din legătura disulfură. Prin urmare, atât proprietățile termodinamice, cât și cele cinetice ale acestor reacții vor depinde în mare măsură de valorile tiol pKa corespunzătoare și de potențialele redox. Aceste reacții sunt utilizate pentru a determina potențialele redox ale proteinelor și valorile pKa (revizuite în ). Reacțiile de schimb necatalizate sunt prea lente pentru a avea un impact major într-un mediu celular dinamic. Cu toate acestea, reacțiile de schimb catalizate de enzime, catalizate în principal de glutaredoxină și Trx, joacă un rol important nu numai în inversarea oxidării, ci și în reglarea glutationilării proteinelor și a căilor de semnalizare sensibile la redox (revizuite în ).
se crede că Tiolii acționează ca tampoane redox intracelulare, iar potențialele redox ale cuplurilor GSH/GSSG, Trxred/Trxox și cisteină / cistină oferă o măsură utilă a stresului oxidativ celular. Interesant este că aceste cupluri nu sunt în echilibru, ci sunt izolate cinetic. Cu alte cuvinte, ca urmare a diferențelor marcate în ratele de oxidare a tiolului și de reducere a disulfurii (față de evenimentele catalizate și necatalizate), starea redox a celulei este controlată cinetic mai degrabă decât termodinamic, reprezentând un sistem dinamic de echilibru în stare de echilibru .