Пероксидаза хрена

Horseradish peroxidase
Horseradish peroxidase C1[1]
Horseradish peroxidase C1[1]
Обозначения
Символы Peroxidase C1A; PRXC1A
PDB 1W4W , More structures
UniProt P00433
Другие данные
Шифр КФ 1.11.1.7
Логотип Викиданных Информация в Викиданных ?

Пероксидаза хрена (англ. Horseradish peroxidase, HRP) — фермент, выделенный из хрена, широко применяющийся в молекулярно-биологических методиках для усиления слабого сигнала до уровня, необходимого для детекции. Пероксидаза хрена имеет молекулярную массу около 44173.9 Да, представляет собой гликопротеид и имеет четыре остатка аминокислоты лизина для соединения с молекулой, которую требуется пометить.

Продукт активности пероксидазы хрена представляет собой цветное или люминесцентное соединение, подходящее для детекции и количественного анализа. HRP часто используют в составе конъюгатов для детекции определенных молекул. Например, в случае вестерн-блоттинга используют конъюгаты HRP с антителами против заданных белков или молекул; в данном случае антитело обладает специфичностью к заданной мишени, а HRP образует детектируемый сигнал.[2]. Пероксидазу хрена также используют в таких методиках, как ИФА и для иммуногистохимического анализа.

Пероксидаза хрена представляет собой идеальный фермент для многих методик, так как имеет относительно небольшой размер, относительно стабильна и более дешева, чем альтернативы — например, щелочная фосфатаза. HRP имеет большее количество оборотов в единицу времени и потому обеспечивает развитие достаточно сильного сигнала за относительно небольшой период времени.

Применение

В последние годы методика мечения нейронов пероксидазой хрена стала одним из основных инструментов исследований. За короткий промежуток времени пероксидазу хрена стали применять больше нейробиологов, чем метод окраски по Гольджи с 1870 года.[3]D. Purves and J.W. Lichtman, Principles of Neural Development.

Пероксидаза хрена в свободной форме или в виде конъюгатов с другими молекулами требует наличие субстрата для визуализации. HRP окисляет субстрат в присутствии пероксида водорода, при этом образуются продукты, которые можно детектировать спектрофотометрически.[4]

Коммерчески доступные субстраты пероксидазы хрена 3,3’,5,5’-Тетраметилбензидин (англ. TMB) и 3,3'-Диаминобензидин (англ. DAB) при окислении дают цветные продукты, а хемилюминесцентные вещества SuperSignal, ECL являются источниками детектируемого света при действии HRP.

Усиление хемилюминесценции (ECL)

Пероксидаза хрена катализирует окисление люминола в 3-аминофталат через серию интермедиатов. Данная реакция сопровождается свечением низкой интенсивности с длиной волны 428 нм. В присутствии некоторых веществ возможно достичь усиления свечения до тысячи раз. Явление усиления свечения называют усилением хемилюминесценции (англ. enhanced chemiluminescence, ECL). Наиболее эффективными усилителями являются производные фенолов, например, п-йодфенол. ECL позволяет детектировать около 0,5 пикограмма нуклеиновой кислоты при Саузерн-блоттинге.

Синтез полимеров

2-Гидроксиэтил 2-бромоизобутират, субстрат HRP.

Пероксидаза хрена может быть использована для синтеза различных полимеров, где самым изученным является процесс полимеризации производных фенола[5]. Однако пероксидаза хрена может быть также использована для катализа Радикальной Полимеризации с Переносом Атома (РППА)[6]. В РППА HRP реагирует не с пероксидом водорода, а с инициатором реакции (алкил галогенид или алкил нитрил[7]), в результате чего образуются радикалы, которые запускают процесс полимеризации. При использовании HRP в РППА возможно достичь уровня контроля полимеризации, сопоставимого с использованием комплексов переходных металлов.

Примечания

  1. ↑ PDB 1w4w; Carlsson G.H., Nicholls P., Svistunenko D., Berglund G.I., Hajdu J. Complexes of horseradish peroxidase with formate, acetate, and carbon monoxide (англ.) // Biochemistry : journal. — 2005. — January (vol. 44, no. 2). — P. 635—642. — doi:10.1021/bi0483211. — PMID 15641789.
  2. ↑ Chau Y.P., Lu K.S. Investigation of the blood-ganglion barrier properties in rat sympathetic ganglia by using lanthanum ion and horseradish peroxidase as tracers (англ.) // ACTA ANATOMICA (BASEL) : journal. — 1995. — Vol. 153, no. 2. — P. 135—144. — PMID 8560966.
  3. ↑ In recent years the technique of marking neurons with the enzyme horseradish peroxidase has become a major tool. In its brief history, this method has probably been used by more neurobiologists than have used the Golgi stain since its discovery in 1870
    Quoted in «Cell Marking with Horseradish Peroxidase» Архивная копия от 24 апреля 2005 на Wayback Machine adapted from D. Purves and J.W. Lichtman, Principles of Neural Development. Sinauer Associates, Inc., Sunderland, 1985.
  4. ↑ N.C.Veitch. Horseradish peroxidase: a modern view of a classic enzyme (англ.) // Phytochemistry[англ.] : journal. — 2004. — Vol. 65, no. 3. — P. 249—259. — doi:10.1016/j.phytochem.2003.10.022.
  5. ↑ Guido R. Lopes, Diana C. G. A. Pinto, Artur M. S. Silva. Horseradish peroxidase (HRP) as a tool in green chemistry (англ.) // RSC Advances. — 2014-08-20. — Vol. 4, iss. 70. — P. 37244–37265. — ISSN 2046-2069. — doi:10.1039/C4RA06094F. Архивировано 6 июня 2024 года.
  6. ↑ Severin J. Sigg, Farzad Seidi, Kasper Renggli, Tilana B. Silva, Gergely Kali, Nico Bruns. Horseradish Peroxidase as a Catalyst for Atom Transfer Radical Polymerization (англ.) // Macromolecular Rapid Communications. — 2011-11. — Vol. 32, iss. 21. — P. 1710–1715. — ISSN 1022-1336. — doi:10.1002/marc.201100349. Архивировано 7 сентября 2023 года.
  7. ↑ Yeap-Hung Ng, Fabio di Lena, Christina L. L. Chai. PolyPEGA with predetermined molecular weights from enzyme-mediated radical polymerization in water (англ.) // Chemical Communications. — 2011-05-24. — Vol. 47, iss. 22. — P. 6464–6466. — ISSN 1364-548X. — doi:10.1039/C1CC10989H.

Внешние ссылки