4.2 Disulfid
Disulfider er relativt stabile produkter av tioloksidasjon og har viktige roller i sekundære, tertiære og kvaternære strukturer av proteiner. Folding av nylig syntetiserte polypeptider ledsages av enzymkatalysert disulfidbindingsdannelse. Kort sagt, i endoplasmatisk retikulum blir proteinoksidasjon mediert av proteindisulfidisomeraser via deres intramolekylære redoks–aktive cys–x–x-cys disulfidbindinger, og I mitokondriell intermembranrom er Mia40-enzymet ansvarlig for oksidasjon av de innkommende proteinene via Dets Cys-Pro-Cys motiv (omtalt i ). Det ble lenge antatt at en gang dannet strukturelle disulfidbindinger er stabile og inerte enheter i et fysiologisk miljø. Imidlertid inneholder en rekke proteiner disulfidbindinger som kan reduseres enzymatisk, noe som tyder på en mye mer dynamisk situasjon. Denne prosessen har vist seg å være involvert i aktivering av en rekke regulatoriske proteiner, inkludert trombospondin, celleoverflatereceptorer og vevsfaktor (vurdert i ).
Disulfiddannelse er et vanlig resultat av oksidativt stress. Sulfensyrer, sulfenylhalogenider og sulfenyltiocyanater på proteiner eller små molekyler, er vanligvis mellomprodukter og slokkes raskt ved å reagere med et ekstra tiol for å danne disulfider. Nitrosotioler og sulfenamider reagerer også sakte med tioler for å gi disulfider. Høyere oksidasjonstilstander som tiosulfinat-eller tiosulfonatestere kan konvertere til disulfider ved reduksjon eller hydrolyse. Radikal-mediert tioloksidasjon kan føre til disulfider(se de senere avsnittene). For proteiner med vicinal tioler er produktet et intramolekylært disulfid. For andre proteintioler er den favoriserte reaksjonen av det oksiderte mellomproduktet MED GSH tilstede ved høye intracellulære konsentrasjoner for å danne et glutathionylert protein. Proteinglutathionylering antas å være viktig som en mekanisme for å beskytte funksjonelle proteintioler under oksidativt stress. Selv om dette kan gjøre proteinet inaktivt, kan fjerning av glutation gjenopprette aktivitet. Reversibel proteinglutathionylering blir også stadig mer anerkjent som en reguleringsmekanisme i signaltransduksjon.
Dannelse av disulfider på redoksaktive tioler er en dynamisk og reversibel prosess. Trx og glutaredoksin, sammen Med Trx reduktase OG GR, er i stor grad ansvarlig for intracellulær disulfidreduksjon. Disse enzymene fungerer selv via reversible inter–og intramolekylære tiol–disulfid (eller seleno-sulfid) sykluser . Disulfider gjennomgår også utvekslingsreaksjoner. Spontan tiol-disulfidutveksling er relativt langsom; størrelsesorden av deres andreordskonstanter ved pH 7 er ~10-3 M-1 s-1. Den fortsetter via nukleofil angrep av tiolatet på de mer elektrofile svovelsentrene i disulfidbindingen. Derfor vil både de termodynamiske og kinetiske egenskapene til disse reaksjonene i stor grad avhenge av de tilsvarende tiol pKa-verdiene og redokspotensialene. Disse reaksjonene brukes til å bestemme proteinredokspotensialer og pka-verdier (vurdert i ). Uncatalyzed utvekslingsreaksjoner er for sakte til å ha stor innvirkning i et dynamisk cellulært miljø. Imidlertid spiller enzymkatalyserte utvekslingsreaksjoner, katalysert primært av glutaredoksin og Trx, en viktig rolle, ikke bare i å reversere oksidasjon, men i å regulere proteinglutathionylering og redoksfølsomme signalveier (omtalt i ).
Tioler antas å fungere som intracellulære redoksbuffere, og redokspotensialene TIL gsh/GSSG, Trxred/Trxox og cystein / cystin-par gir et nyttig mål for cellulært oksidativt stress. Interessant, disse parene er ikke i likevekt, men er isolert kinetisk. Med andre ord, som et resultat av markerte forskjeller i tioloksidasjon og disulfidreduksjonsrater (vis-à-vis katalyserte og ikke-katalyserte hendelser), styres redoksstatusen til cellen kinetisk snarere enn termodynamisk, noe som representerer et dynamisk ikke-likevekt steady-state system .