Oxidation of disulfide bonds: a novel pathway to protein glutathionylation

化学 半胱氨酸 亚磺酸 谷胱甘肽 硫醇 二硫键 蛋白质羰基化 氧化还原 立体化学 生物化学 有机化学
作者
Luke Carroll,Shuwen Jiang,Kasper Engholm‐Keller,Adelina Rogowska‐Wrzesinska,Michael J. Davies
出处
期刊:Free Radical Biology and Medicine [Elsevier BV]
卷期号:120: S39-S39 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.freeradbiomed.2018.04.133
摘要

Disulfide bonds, formed from two cysteine (Cys) residues, play a key role in defining and stabilizing protein structures. Whilst the reactions of Cys are well characterized, little is known about oxidation of disulfides, despite their high abundance in some proteins. Recent data indicate that some disulfides are rapidly oxidized by a range of oxidants, with rate constants, k, 105–107 M-1 s-1. Here we show that these reactions yield intermediates, potentially thiosulfinates [RSS(=O)R•], that can undergo further reaction, including disulfide bond cleavage and reaction with another thiol. Thus, oxidation of alpha-lactalbumin, which contains no free Cys residues, by HOCl or ONOOH gives long-lived reactive thiosulfinates that can react with GSH to give a glutathionylated protein, which can be detected by both anti-GSH antibodies and mass spectrometry. The thiosulfinate has a lifetime of many hours allowing glutathionylation to occur hours after initial oxidation. Disulfide oxidation can therefore give rise to long-lived oxidants on proteins that can undergo further reaction with thiols, including GSH and other proteins, to give mixed disulfides and protein dimers. These reactions may play a key role in GSH-dependent cell signaling and tissue damage.
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