Superoksididismutaasi

Superoksididismutaasi eli SOD on entsyymi, joka katalysoi superoksidi-ionien disproportioitumista vetyperoksidiksi ja hapeksi. Superoksididismutaasi on tärkeä antioksidantti useissa soluissa ja sitä esiintyy lähes kaikissa esitumallisissa ja aitotumaisissa. Superoksididismutaasin EC-numero on EC 1.15.1.1.^[1]

Malli ihmisen superoksididismutaasin rakenteesta

Rakenne ja toiminta

Superoksidisdismutaasia esiintyy lähes kaikissa eliöissä. Aito- ja esitumaisten superoksididismutaasit poikkeavat toisistaan kofaktorina toimivien metallikationien suhteen. Aitotumaisilla eliöillä superoksididismutaasi vaatii yleensä toimiakseen sekä kupari- että sinkki-ionin, kun esitumaisilla kofaktorina on tyypillisesti rauta- tai mangaani-ioni. Eräillä Streptomyces-suvun bakteereilla kofaktorina toimii nikkeli-ioni.^[2]

Useimmilla aitotumaisilla superdismutaasista on kaksi muunnosta: superoksididismutaasi 1 ja superoksididismutaasi 2. Superoksididismutaasi 1 esiintyy sytoplasmassa ja on rakenteeltaan dimeeri ja siihen sitoutuvat sinkki- ja kupari-ionit. Superoksididismutaasi 2 on mitokondrioissa esiintyvä muoto, joka on rakenteeltaan tetrameeri ja sitoutunut mangaani-ioneihin. Nisäkkäillä on myös superoksididismutaasi 3, joka on superoksididismutaasi 2:n tavoin tetrameeri, mutta jonka rakenteeseen on sitoutunut kupari -ja sinkki-ioneja. Superoksididismutaasi 3 esiintyy soluväliaineessa.^[3]

Malli ihmisen superoksididismutaasi 2:n aktiivisesta keskuksesta

Superoksididismutaasi hajottaa superoksidi-ionin kahdessa vaiheessa. Ensimmäisessä vaiheessa superoksidi-ioni muodostaa entsyymin ja entsyymiin sitoutuneen siirtymämetallikationin kanssa kompleksin ja hapettuu hapeksi. Tällöin metallikationi pelkistyy. Kupari pelkistyy hapetusluvulta +II hapetusluvulle +I ja mangaani tai rauta pelkistyy hapetusluvulta +III hapetusluvulle +II. Superoksidi-ioni kykenee hapettamaan metallikationit niiden alkuperäiselle hapetusluvulle pelkistyen itse vetyperoksidiksi.^[3][4] Superoksididismutaasin toimintaa voidaan kuvata seuraavilla reaktioyhtälöillä.

M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺-SOD + O₂^- → Mⁿ⁺-SOD + O₂

Mⁿ⁺-SOD + O₂^-; + 2H⁺ → M⁽ⁿ⁺¹⁾⁺-SOD + H₂O₂.

Superoksididismutaasia inhiboi muun muassa syanidi-ioni^[1].