Οι ελεύθερες ρίζες παράγονται ως φυσιολογικό μέρος του κυτταρικού μεταβολισμού. Τέτοιες ενώσεις περιλαμβάνουν υπεροξείδια – οξειδωτικές ενώσεις που μπορούν να βλάψουν το DNA, τα λιπίδια και τις πρωτεΐνες. Αυτό το οξειδωτικό στρες μπορεί να συμβάλει σε ασθένειες όπως η αθηροσκλήρωση και στη διαδικασία γήρανσης. Η γλουταθειόνη υπεροξειδάση (GPx) είναι ένας τύπος ενζύμου που χρησιμεύει ως κυτταρικό αντιοξειδωτικό. Μειώνει την ομάδα υπεροξειδίου σε μια σχετικά μη αντιδραστική ομάδα αλκοόλης, χρησιμοποιώντας τη γλουταθειόνη ως αναγωγικό παράγοντα, και έτσι προστατεύει το κύτταρο από οξειδωτική βλάβη.
Όταν μια ένωση οξειδώνεται, αποδίδει ένα ηλεκτρόνιο. Με ενώσεις που περιέχουν οξυγόνο, αυτό οδηγεί σε μια ασταθή ένωση που θα πάρει ένα ηλεκτρόνιο από μια κοντινή ουσία για να σταθεροποιηθεί, προκαλώντας δυνητικά μεγάλη ζημιά στα κυτταρικά συστατικά. Τα υπεροξείδια είναι ενώσεις που αποτελούνται από δύο μόρια οξυγόνου συνδεδεμένα με έναν μόνο δεσμό που οξειδώνονται πολύ. Αυτές οι ουσίες μπορούν να μειωθούν και να γίνουν λιγότερο επιβλαβείς από ένζυμα γνωστά ως υπεροξειδάσες. Αυτή η δραστηριότητα είναι ένας σημαντικός αντιοξειδωτικός μηχανισμός αποτοξίνωσης για όλους σχεδόν τους οργανισμούς που ζουν σε μια ατμόσφαιρα οξυγόνου, συμπεριλαμβανομένων των μικροοργανισμών.
Οι υπεροξειδάσες του τύπου γνωστές ως υπεροξειδάση χρένου έχουν μια ομάδα αίμης που περιέχει σίδηρο στη δραστική τους θέση. Αντ ‘αυτού, η υπεροξειδάση της γλουταθειόνης έχει το μεταλλικό σελήνιο στη δραστική της θέση. Αυτός είναι ένας από τους λόγους που το σελήνιο χρειάζεται στη διατροφή του ανθρώπου. Αυτός ο τύπος υπεροξειδάσης χρησιμοποιεί την ένωση που περιέχει θείο γλουταθειόνη για να μειώσει τα υπεροξείδια και να τα αποτοξινώσει.
Η υπεροξειδάση της γλουταθειόνης περιλαμβάνει μια οικογένεια ενζύμων. Έτσι, υπάρχει ένας αριθμός στενά συνδεδεμένων πρωτεϊνών που παράγονται από διαφορετικά ανθρώπινα γονίδια. Τα διάφορα ένζυμα φαίνεται να έχουν ξεχωριστές λειτουργίες. Παράγονται σε διαφορετικούς ιστούς και ποικίλλουν στους τύπους αντιδράσεων που προκαλούνται από τα ένζυμα.
Οκτώ διαφορετικοί τύποι έχουν αναγνωριστεί στους ανθρώπους από το 2010, όλοι κωδικοποιημένοι από ξεχωριστά γονίδια. Η κύρια μορφή φαίνεται να είναι GPx1. Είναι το πιο κοινό από αυτά τα ένζυμα και βρίσκεται στο κυτταρόλυμα των περισσότερων ιστών θηλαστικών. Αυτή η μορφή υπεροξειδάσης γλουταθειόνης είναι πιο αποτελεσματική στη μείωση του υπεροξειδίου του υδρογόνου για την παραγωγή νερού ως τελικού προϊόντος.
Το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι μια ένωση που βρίσκεται συχνά στα κύτταρα και εύκολα διασπάται σε ελεύθερες ρίζες. Παράγεται ως αποτέλεσμα της δραστηριότητας του ανοσοποιητικού συστήματος των ζώων. Αυτή η ένωση είναι τοξική, ωστόσο, και υπάρχει ανάγκη για ευρεία παρουσία ενζύμου για την αποτοξίνωση. Ευτυχώς, το GPx1 είναι συνήθως παρόν για να καλύψει έναν τέτοιο ρόλο μειώνοντας το υπεροξείδιο του υδρογόνου στο νερό. Ορισμένες εθνοτικές ομάδες έχουν μια τροποποιημένη έκδοση αυτού του ενζύμου που βελτιώνει την αντίστασή τους στην ελονοσία.
Ένας άλλος τύπος υπεροξειδάσης γλουταθειόνης που είναι ένα σημαντικό αντιοξειδωτικό ένζυμο είναι το GPx4. Τα λιπίδια μπορούν να οξειδωθούν για να σχηματίσουν υδροϋπεροξείδια, μια ιδιαίτερα επιζήμια μορφή υπεροξειδίου. Αυτά τα αντιδραστικά λιπίδια μπορούν να βλάψουν τα λιπίδια γύρω τους, οδηγώντας σε πιθανές καταστάσεις όπως φλεγμονή και καρδιακές παθήσεις. Επίσης γνωστό ως υδροϋπεροξείδιο φωσφολιπιδίου, το GPx4 μειώνει αυτά τα κατεστραμμένα λιπίδια από υπεροξείδια σε αλκοόλες. Αυτή η μορφή υπεροξειδάσης γλουταθειόνης είναι επίσης ευρέως παρούσα στα κύτταρα, αλλά εκφράζεται σε χαμηλότερο επίπεδο από το GPx1.