Redoxreglering

Redoxreglering är den cellulära processen som upprätthåller och justerar den intracellulära redoxbalansen mellan oxidativa och reduktiva ämnen. Balansen mellan oxidanter och antioxidanter bestämmer möjligheten till metabolismens reaktioner och signalering samt skydd mot skadlig oxidativ stress. Huvudparens roll i redoxregleringen är NAD+/NADH, NADP+/NADPH samt glutathion (GSH)/GSSG, vilka fungerar som elektronbärare i metabolismen och i antioxidantförsvaret. Den övergripande mekanismen omfattar både skydd mot oxidativ stress och reversibel redoxreglering av proteiner genom oxidationsreducerbara cysteinresiduer som fungerar som redoxswitchar.

Centrala antioxidantsystem är glutationsystemet, thioredoxin-systemet och deras partnerproteiner (glutaredoxiner, thioredoxiner, peroxiredoxiner, katalase och superoxiddismutaser). Redoxbalansen upprätthålls i olika cellära miljöer, såsom cytosol, mitokondrier, endoplasmatiskt retikel, peroxisomer och, hos växter, kloroplaster där ljusberoende regleringar sker via ferredoxin–thioredoxin-systemet.

Reglering och sensoriska mekanismer: i djur är Nrf2 en central transkriptionsfaktor som aktiveras vid oxidativ stress och ökar uttrycket av antioxidanter och reduktiva enzymer. I växter finns liknande sensoriska nätverk som anpassar metabolismen till ljus och redoxstatus. Redoxreglering påverkar enzymaktivitet och proteinstruktur genom redoxkänsliga cysteinresiduer och kan påverka signalvägar såsom MAPK och PI3K/Akt, vilket kopplar redoxstatus till celltillväxt och överlevnad. Betydelse: obalans i redoxreglering kan leda till oxidativ stress och är kopplad till åldrande, inflammatoriska och neurodegenerativa sjukdomar samt olika sjukdomstillstånd. Studier av redoxreglering är centrala inom biologi, medicin och växtvetenskap.