Glutathionperoxidasen

Glutathionperoxidasen sind eine Familie von Enzymen, die Peroxide mithilfe von Glutathion als Elektronendonator reduzieren. Sie schützen Zellen vor oxidativem Stress und regulieren zugleich roteoxische Signale. In Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen sind sie weit verbreitet, wobei im Menschen mehrere GPX-Gene identifiziert wurden, die unterschiedliche Gewebeverteilung, Substratspezifität und Lokalisierung aufweisen.

Ihre Hauptfunktion besteht darin, Wasserstoffperoxid (H2O2) und organische Peroxide wie Lipidperoxide zu reduzieren. Typischerweise lautet die Reaktion: ROOH + 2 GSH → ROH + GSSG + H2O (bzw. H2O bei H2O2). Dabei dient Glutathion (GSH) als Elektronenspender und wird zu Glutathiondisulfid (GSSG) oxidiert. Viele Glutathionperoxidasen sind selenoproteine, die Selenocystein in ihrem aktiven Zentrum enthalten; einige Familienmitglieder können in bestimmten Arten auch eine Cystein-basierte Ontologie aufweisen.

Geleitete Enzymfamilie und Lokalisation variieren: GPX1 ist häufig im Zytosol und in Mitochondrien vertreten, GPX3 ist eine extrazelluläre Form, GPX4 reduziert Lipidperoxide in Membranen und ist entscheidend für den Schutz vor Ferroptose. GPX5 bis GPX8 zeigen unterschiedliche Expressionsmuster und Zellkompartimentierungen, darunter ER-assoziierte Varianten (GPX7, GPX8) und weitere spezialisierte Lokalisierungen.

Bedeutung und Krankheitsrelevanz: Die Aktivität der Glutathionperoxidasen hängt teils vom Seleniestatus ab; Ungleichgewichte in GPX-Funktionen sind mit oxidativem Stress, Alterungsprozessen sowie verschiedenen Erkrankungen wie Krebs, neurodegenerativen Störungen und Entzündungsvorgängen assoziiert. Forschungen zu GPX-Genen liefern Einblicke in Oxidationsschutzmechanismen und roteoxische Signalwege.