硫氧還蛋白過氧化物酶(Thioredoxin Peroxidase,簡(jiǎn)稱 TPX),又稱 peroxiredoxin(Prx),是一類廣泛存在于原核生物和真核生物中的抗氧化酶家族。與谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)依賴谷胱甘肽(GSH)作為電子供體不同,TPX 主要以硫氧還蛋白(Trx) 為電子供體,通過自身活性位點(diǎn)的半胱氨酸殘基(-SH)的氧化還原反應(yīng),特異性清除體內(nèi)的活性氧(ROS),尤其是過氧化氫(H?O?)和有機(jī)過氧化物(如脂質(zhì)過氧化物),是生物體內(nèi)抗氧化防御系統(tǒng)的重要組成部分。
TPX 家族成員根據(jù)結(jié)構(gòu)特征和催化機(jī)制可分為不同亞型(如 Prx1-Prx6),但核心功能均圍繞 “清除過氧化物、維持細(xì)胞 redox 平衡” 展開,其活性調(diào)控與細(xì)胞氧化應(yīng)激水平、信號(hào)傳導(dǎo)及細(xì)胞凋亡等過程密切相關(guān)。
生理功能
TPX 作為關(guān)鍵的抗氧化酶,在生物體內(nèi)發(fā)揮多維度生理作用,涵蓋基礎(chǔ)抗氧化防御、細(xì)胞信號(hào)調(diào)控及病理保護(hù)等領(lǐng)域。
1. 清除活性氧(ROS),抵御氧化應(yīng)激損傷
這是 TPX 最核心的生理功能。細(xì)胞在代謝過程中會(huì)產(chǎn)生 H?O?、超氧陰離子(O???)等 ROS,過量 ROS 會(huì)攻擊脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和 DNA,導(dǎo)致氧化損傷,引發(fā)衰老、炎癥及多種疾?。ㄈ绨┌Y、神經(jīng)退行性疾?。?。TPX 可通過 “氧化 - 還原循環(huán)” 高效清除 H?O?:首先,TPX 活性位點(diǎn)的半胱氨酸被 H?O?氧化為次磺酸(-SOH);隨后,硫氧還蛋白(Trx)提供電子,將 TPX 還原為活性狀態(tài),同時(shí) Trx 被氧化為二硫鍵形式(Trx-SS-);最終,氧化型 Trx 再通過硫氧還蛋白還原酶(TrxR)和 NADPH 再生,完成整個(gè)抗氧化循環(huán)。該過程可快速降低細(xì)胞內(nèi) H?O?濃度,避免氧化應(yīng)激對(duì)細(xì)胞的損傷。
2. 調(diào)控細(xì)胞信號(hào)通路,參與細(xì)胞增殖與凋亡
H?O?不僅是 “有害的氧化產(chǎn)物”,也是重要的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子,可通過氧化特定蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基,調(diào)控激酶、轉(zhuǎn)錄因子等信號(hào)分子的活性,進(jìn)而影響細(xì)胞增殖、分化和凋亡。TPX 可通過精準(zhǔn)調(diào)控局部 H?O?的濃度,參與這些信號(hào)通路的 “微調(diào)”:例如,在細(xì)胞增殖信號(hào)通路中,TPX 可適度清除 H?O?,避免其過量積累導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯;而在凋亡信號(hào)激活時(shí),TPX 活性可能被抑制,導(dǎo)致 H?O?水平升高,從而促進(jìn)凋亡相關(guān)蛋白的激活,維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。
3. 保護(hù)細(xì)胞器,維持代謝穩(wěn)態(tài)
TPX 廣泛分布于細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)、線粒體、葉綠體(植物中)等部位,針對(duì)不同細(xì)胞器的 ROS 產(chǎn)生特點(diǎn)發(fā)揮保護(hù)作用:
4. 參與免疫反應(yīng)與炎癥調(diào)控
在免疫細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞)中,TPX 可通過清除免疫激活過程中產(chǎn)生的過量 ROS,避免炎癥反應(yīng)過度激活;同時(shí),TPX 自身也可作為 “損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)”,在細(xì)胞損傷時(shí)釋放到胞外,激活免疫細(xì)胞,參與機(jī)體的抗感染和損傷修復(fù)過程。此外,TPX 還可通過調(diào)控炎癥相關(guān)信號(hào)通路(如 NF-κB 通路),抑制促炎因子(如 TNF-α、IL-6)的釋放,減輕炎癥損傷。
茁彩生物基于 TPX 和過氧化氫酶(CAT)對(duì) H?O?的特異性催化作用,開發(fā)了可同時(shí)測(cè)定兩種酶活性的試劑盒,核心原理利用 H?O?的光譜學(xué)特性,通過監(jiān)測(cè)特定波長(zhǎng)吸光度變化實(shí)現(xiàn)定量分析。
1. 核心測(cè)定原理
(1)H?O?的光譜學(xué)特征
過氧化氫(H?O?)在紫外光區(qū)的240nm 波長(zhǎng)處具有特異性吸收峰,其吸光度值與濃度呈線性正相關(guān)(符合朗伯 - 比爾定律)。當(dāng) H?O?被酶催化分解為 H?O 和 O?時(shí),240nm 處的吸光度會(huì)隨 H?O?濃度的降低而同步下降,因此可通過監(jiān)測(cè) “240nm 吸光度下降速率” 間接反映催化 H?O?分解的酶活性。
(2)TPX 與 CAT 的協(xié)同測(cè)定邏輯
在樣品中,H?O?的分解由兩種酶共同催化:
試劑盒通過 “分組對(duì)照” 實(shí)現(xiàn)兩種酶活性的分別計(jì)算:
2. 關(guān)鍵試劑與操作步驟
(1)試劑準(zhǔn)備(試劑盒預(yù)裝,按需稀釋)
(2)操作步驟(紫外分光光度法)
3. 活性計(jì)算(以 “U/mL” 為單位)
(1)關(guān)鍵參數(shù)
(2)計(jì)算公式
注:活性單位定義為 “每分鐘催化 1μmol H?O?分解所需的酶量”,若需換算為 “U/mg 蛋白”,需在公式分母中加入 “樣品蛋白濃度(mg/mL)”。
4. 試劑盒優(yōu)勢(shì)