thioldisulfidutveksling

thioldisulfidutveksling, også kjent som tiol-disulfidutveksling, er en kjemisk reaksjon der en fri tiol eller tiolat angriper et disulfidbinding og danner et nytt disulfid samtidig som en tiolat frigjøres. Reaksjonen skjer ofte i vann ved fysiologisk pH og er reversibel, hvilket gjør den til en vesentlig mekanisme for dynamisk redoksregulering i biologiske systemer.

Mekanismen består av to trinn. Først angriper en tiolat (R-S−) det kovalente disulfidbindingen i et molekyl og danner et mellomprodukt kalt blandet disulfid (R-S-S-R') samtidig som en annen tiolat (eller tiol) frigjøres. Dernest angriper en ny tiolat blandet disulfidet og danner sluttdisulfid (R-S-S-R'') mens den opprinnelige tiolaten fraktes bort som thiolate. Reaksjonen er avhengig av pH, fordi mengden fri tiolat bestemmes av tiolens pKa; derfor skjer utvekslingen lettere ved tilstrekkelig konsentrasjon av tioler i løsningen. Enzymer som thioredoxin og glutaredoxin katalyserer ofte slike utvekslinger i celler, ofte ved å tilby en lav-energi bane gjennom sin aktive sone. Mindre molekyler, som glutation (GSH/GSSG-systemet), kan også drive eller regulere reaksjonen.

Betydning og anvendelse. I biokjemi er thioldisulfidutveksling sentral for proteinfolding og redoksregulering, blant annet i dannelse og reparasjon av disulfidbindinger i endoplasmatisk retikulum og i rødeoksystemer som styrer signalering og stabilitet av proteiner. Reaksjonen muliggjør rask omfordeling av disulfidbindinger under oksidativt stress og bidrar til kontroll av proteinkonformasjon. I laboratorier brukes mekanismen til å reshuffle disulfidbindinger i rekombinante proteiner, og den brukes i materiale- og medikamentutvikling for reversibel kryssbinding og målrettet frigivelse i reductive miljøer.