4,2 diszulfid
a diszulfidok a tiol oxidáció viszonylag stabil termékei, és fontos szerepet játszanak a fehérjék másodlagos, tercier és kvaterner szerkezetében. Az újonnan szintetizált polipeptidek hajtogatását enzim által katalizált diszulfidkötés kíséri. Röviden, az endoplazmatikus retikulumban a fehérje oxidációját fehérje-diszulfid izomerázok közvetítik intramolekuláris redox aktív Cys-x-x-Cys diszulfidkötéseiken keresztül, a mitokondriális intermembrán térben pedig a mia40 enzim felelős a bejövő fehérjék oxidációjáért Cys-Pro-Cys motívumán keresztül (áttekintve ). Hosszú ideig úgy gondolták, hogy az egyszer kialakult strukturális diszulfidkötések stabilak és inert entitások egy fiziológiai környezetben. Számos fehérje azonban diszulfidkötéseket tartalmaz, amelyek enzimatikusan csökkenthetők, ami sokkal dinamikusabb helyzetre utal. Kimutatták, hogy ez a folyamat részt vesz számos szabályozó fehérje aktiválásában, beleértve a trombospondint, a sejtfelszíni receptorokat és a szöveti faktort (áttekintve ).
a Diszulfidképződés az oxidatív stressz gyakori következménye. A fehérjéken vagy kis molekulákon található szulfénsavak, szulfenil-halogenidek és szulfenil-tiocianátok általában köztitermékek, és egy további tiollal reagálva gyorsan leolvadnak, hogy diszulfidokat képezzenek. A nitrozotiolok és a szulfenamidok szintén lassan reagálnak a tiolokkal, hogy diszulfidokat kapjanak. A magasabb oxidációs állapotok, például a tioszulfinát vagy a tioszulfonát-észterek redukcióval vagy hidrolízissel diszulfidokká alakulhatnak. A gyökök által közvetített tiol oxidáció diszulfidokhoz vezethet (lásd a későbbi szakaszokat). A vicinális tiolokkal rendelkező fehérjék esetében a termék intramolekuláris diszulfid. Más fehérje-tiolok esetében az oxidált köztitermék előnyös reakciója a magas intracelluláris koncentrációban jelen lévő GSH-val glutationilezett fehérjét képez. Úgy gondolják, hogy a fehérje glutationilezése fontos a funkcionális protein tiolok oxidatív stressz alatt történő védelmének mechanizmusaként. Bár ez inaktívvá teheti a fehérjét, a glutation eltávolítása helyreállíthatja az aktivitást. A reverzibilis fehérje glutationilezését is egyre inkább elismerik a jelátvitel szabályozó mechanizmusaként.
a diszulfidok képződése redox-aktív tiolokon dinamikus és reverzibilis folyamat. A TRX és a glutaredoxin, valamint a Trx reduktáz és a GR nagymértékben felelősek az intracelluláris diszulfid redukcióért. Ezek az enzimek maguk is reverzibilis inter – és intramolekuláris tiol–diszulfid (vagy szeleno–szulfid) ciklusokon keresztül működnek . A diszulfidok is cserélési reakciókon mennek keresztül. A spontán tiol-diszulfidcsere viszonylag lassú; másodrendű sebességállandóik nagyságrendje pH 7-nél ~10-3 M−1 s−1. A tiolát nukleofil támadásával halad tovább a diszulfidkötésben lévő elektrofilebb kénközpontokon. Ezért ezeknek a reakcióknak mind a termodinamikai, mind a kinetikai tulajdonságai nagymértékben függenek a megfelelő tiol-pKa értékektől és redoxpotenciáloktól. Ezeket a reakciókat a protein redox potenciál és a pKa értékek meghatározására használják (áttekintve ). A nem katalizált cserereakciók túl lassúak ahhoz, hogy dinamikus sejtkörnyezetben jelentős hatással legyenek. Azonban az enzim által katalizált cserereakciók, amelyeket elsősorban a glutaredoxin és a Trx katalizál, fontos szerepet játszanak nemcsak az oxidáció visszafordításában, hanem a fehérje glutationilációjának és a redox-érzékeny jelátviteli utak szabályozásában is.
úgy gondolják, hogy a tiolok intracelluláris redox pufferként működnek, és a GSH/GSSG, a Trxred/Trxox és a cisztein/cisztin Párok redox potenciálja hasznos mérőeszköz a celluláris oxidatív stressz szempontjából. Érdekes módon ezek a párok nincsenek egyensúlyban, hanem kinetikusan szigeteltek. Más szavakkal, a tiol oxidációs és diszulfid redukciós arányok jelentős különbségeinek eredményeként (vis-6vis katalizált és nem katalizált események) a sejt redox állapotát kinetikusan, nem pedig termodinamikailag szabályozzák, ami dinamikus, nem egyensúlyi egyensúlyi rendszert jelent .