4.2 disulfid
disulfider är relativt stabila produkter av tioloxidation och har viktiga roller i sekundära, tertiära och kvartära strukturer av proteiner. Vikning av nyligen syntetiserade polypeptider åtföljs av enzymkatalyserad disulfidbindningsbildning. I korthet medieras i endoplasmatisk retikulumproteinoxidation av proteindisulfidisomeraser via deras intramolekylära redoxaktiva Cys-x-x-Cys-disulfidbindningar och i mitokondriellt intermembranutrymme är mia40–enzymet ansvarigt för oxidation av de inkommande proteinerna via dess Cys–Pro-Cys-motiv (granskat i ). Man trodde länge att en gång bildade strukturella disulfidbindningar är stabila och inerta enheter i en fysiologisk miljö. Ett antal proteiner innehåller emellertid disulfidbindningar som kan reduceras enzymatiskt, vilket tyder på en mycket mer dynamisk situation. Denna process har visat sig vara involverad i aktivering av ett antal regulatoriska proteiner, inklusive trombospondin, cellytreceptorer och vävnadsfaktor (granskad i ).
Disulfidbildning är ett vanligt resultat av oxidativ stress. Sulfeninsyror, sulfenylhalogenider och sulfenyltiocyanater på proteiner eller små molekyler är i allmänhet mellanprodukter och släckes snabbt genom att reagera med en ytterligare tiol för att bilda disulfider. Nitrosotioler och sulfenamider reagerar också långsamt med tioler för att ge disulfider. Högre oxidationstillstånd såsom tiosulfinat-eller tiosulfonatestrar kan omvandlas till disulfider genom reduktion eller hydrolys. Radikalmedierad tioloxidation kan leda till disulfider (se senare avsnitt). För proteiner med vicinaltioler är produkten en intramolekylär disulfid. För andra proteintioler är den gynnade reaktionen hos den oxiderade mellanprodukten med GSH närvarande vid höga intracellulära koncentrationer för att bilda ett glutationylerat protein. Proteinglutationylering anses vara viktig som en mekanism för att skydda funktionella proteintioler under oxidativ stress. Även om detta kan göra proteinet inaktivt, kan avlägsnande av glutation återställa aktiviteten. Reversibel proteinglutation erkänns också alltmer som en reglerande mekanism vid signaltransduktion.
bildning av disulfider på redoxaktiva tioler är en dynamisk och reversibel process. Trx och glutaredoxin, tillsammans med Trx-reduktas och GR, är till stor del ansvariga för intracellulär disulfidreduktion. Dessa enzymer fungerar själva via reversibla Inter–och intramolekylära tioldisulfid (eller selenosulfid) cykler . Disulfider genomgår också utbytesreaktioner. Spontan tiol-disulfidbyte är relativt långsam; storleksordningen för deras andra ordningens hastighetskonstanter vid pH 7 är ~10-3 m−1 s−1. Det fortsätter via nukleofil attack av tiolatet på de mer elektrofila svavelcentra i disulfidbindningen. Därför kommer både de termodynamiska och kinetiska egenskaperna hos dessa reaktioner till stor del att bero på motsvarande tiol pKa-värden och redoxpotentialer. Dessa reaktioner används för att bestämma protein redox potentialer och pKa-värden (granskade i ). Okatalyserade utbytesreaktioner är för långsamma för att ha stor inverkan i en dynamisk cellulär miljö. Enzymkatalyserade utbytesreaktioner, katalyserade främst av glutaredoxin och Trx, spelar emellertid en viktig roll inte bara för att reversera oxidation utan för att reglera proteinglutationylering och redoxkänsliga signalvägar (granskad i ).
tioler tros fungera som intracellulära redoxbuffertar och redoxpotentialerna hos GSH/GSSG, Trxred/Trxox och cystein/cystinpar ger ett användbart mått på cellulär oxidativ stress. Intressant, dessa par är inte i jämvikt utan är isolerade kinetiskt. Med andra ord, som ett resultat av markanta skillnader i tioloxidation och disulfidreduktionshastigheter (vis-Xiaomi-vis katalyserade och icke-katalyserade händelser) styrs cellens redoxstatus kinetiskt snarare än termodynamiskt, vilket representerar ett dynamiskt icke-jämviktssystem .