解析过氧化还原酶作为H2O2清除剂及氧化还原转导因子的功能与空间作用

《Cellular and Molecular Life Sciences》：Dissecting the functional and spatial roles of peroxiredoxins as H2O2 scavengers and redox transducers

　　

摘要

自20世纪80年代末被发现具有清除过氧化氢（H₂O₂）的功能后，过氧化物还原酶（Prxs）不仅因具备解毒作用而受到重视，还被认为在氧化还原信号传导中发挥作用。在裂殖酵母中，主要的Prx蛋白Tpx1通过其清除活性将H₂O₂浓度维持在有毒水平以下。当过氧化氢含量过高时，Tpx1会转变为信号传导功能，将氧化信号传递给转录因子Pap1。要区分Tpx1的过氧化物酶功能和传感器功能的相对重要性颇具挑战性。为了解决这一问题，我们采用了合成生物学策略来分离这两种功能。我们将Tpx1或过氧化氢酶（Ctt1）表达在不同的亚细胞区域，然后评估它们清除H₂O₂以及激活Pap1的能力。这两种物质都能弥补高氧环境下缺乏Tpx1的细胞的生长缺陷。结合过氧化氢生物传感器，我们的研究结果表明，Tpx1可以从任何亚细胞区域有效控制H₂O₂浓度，而Ctt1则无法做到这一点。不过，表达线粒体或细胞核定位型Tpx1的细胞对氧化应激的耐受性较低，因为Pap1的激活需要胞质中的Tpx1。总体而言，Tpx1在整个细胞中都是高效的过氧化物酶，但其亚细胞定位对于正常的氧化还原信号调控至关重要。