Superoxiddismutase

Sauerstoff ist ein sehr reaktives Element und bildet zahlreiche reaktive Sauerstoffspezies (ROS), darunter auch Superoxid-Anionen. ROS können auch bei normalen Stoffwechselprozessen entstehen und infolge ihrer hohen Reaktivität Zellstrukturen ggf. irreversibel zerstören. Superoxiddismutasen haben deshalb eine wichtige Entgiftungsfunktion und kommen ubiquitär in allen Lebewesen vor. Lediglich bei einigen Anerobiern fehlen sie.

• Kupfer/Zink enthaltende SODs
• Mangan- oder Eisenhaltige SODs
• Germin-ähnliche Proteine (GLPs)

Bei Säugetieren – einschließlich des Menschen – existieren drei Formen der SOD

• zytoplasmatische Cu/Zn-SOD (SOD1)
• mitochondriale Mn-SOD (SOD2)
• extrazelluläre Cu/Zn-SOD (SOD3)

Durch den hohen Partialdruck von Sauerstoff in den Erythrozyten wird ständig Methämoglobin in kleinen Mengen gebildet:

$${\displaystyle \mathrm{F}\mathrm{e}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{F}\mathrm{e}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}^{-\bullet }}$$

Hierbei entsteht ein hochreaktives Sauerstoffradikal, das auch Superoxidion genannt wird. Um dies zu entschärfen, wird das überschüssige Elektron des Superoxidions durch die Superoxiddismutase auf sich selbst übertragen:

$${\displaystyle \mathrm{S}\mathrm{O}\mathrm{D}{\phantom{A}}_{\mathrm{o}\mathrm{x}\mathrm{i}\mathrm{d}\mathrm{i}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{t}}\text{+}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}^{-\bullet }⟶\mathrm{S}\mathrm{O}\mathrm{D}{\phantom{A}}_{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{d}\mathrm{u}\mathrm{z}\mathrm{i}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{t}}\text{+}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2}$$

Damit die SOD nun weiter arbeiten kann, muss sie wieder oxidiert, also regeneriert werden. Dies macht sie mit Hilfe eines weiteren Superoxidions und Wasserstoff:

$${\displaystyle \mathrm{S}\mathrm{O}\mathrm{D}{\phantom{A}}_{\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{d}}\text{+}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}^{-\bullet }+2\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}⟶\mathrm{S}\mathrm{O}\mathrm{D}{\phantom{A}}_{\mathrm{o}\mathrm{x}}\text{+}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_2}$$

Das dabei entstehende und ebenfalls für die Erythrozyten gefährliche Wasserstoffperoxid wird nun durch Glutathion und die Glutathion-Peroxidase entsorgt.