[SOD family]

SOD1; SUPEROXIDE DISMUTASE 1
[別名]
SUPEROXIDE DISMUTASE, CYTOSOLIC
SUPEROXIDE DISMUTASE, SOLUBLE
SOD, SOLUBLE
SUPEROXIDE DISMUTASE, COPPER-ZINC
IPOA; INDOPHENOL OXIDASE A

SOD2; SUPEROXIDE DISMUTASE 2
[別名]
SUPEROXIDE DISMUTASE, MITOCHONDRIAL
IPO-B; INDOPHENOL OXIDASE B
MNSOD; MANGANESE SUPEROXIDE DISMUTASE

SOD3; SUPEROXIDE DISMUTASE 3
[別名]
SUPEROXIDE DISMUTASE, EXTRACELLULAR
EC-SOD

キーワード

 酸化ストレス、抗酸化酵素、筋萎縮性側索硬化症、拡張型心筋症

歴史とあらまし

 Superoxide dismutase (SOD)はIrwin FridovichとJoe M. McCordによって発見された酸化還元酵素である(Ref 1)。ヒトを含む哺乳類では3種類のSODが存在することが知られていて、活性中心と局在が異なっている(Ref 2)。SOD1とSOD3は銅/亜鉛を活性中心としてSOD1は細胞質に、SOD3は細胞外に局在している。SOD2はマンガンを活性中心としてミトコンドリアに局在する。活性中心や局在に基づいてCuZn-SOD (SOD1)、Mn-SOD (SOD2)、EC-SOD (SOD3)とも呼ばれる。

分子構造

 ヒトのSOD1、SOD2、SOD3の分子量はそれぞれ15.9kDa、24.8kDa、25.9kDaで、SOD1はホモ2量体を形成しているのに対し、SOD2、SOD3はホモ4量体を形成する。

機能

 SODは生体内の酸化ストレスの原因となる活性酸素を処理する主要な抗酸化酵素である。スーパーオキシドを酸素と過酸化水素に不均化する。発生した過酸化水素はカタラーゼ等によって水と酸素に無毒化される。

老化・老年病における意義

 活性酸素は血管障害や老化を促進する因子である。この活性酸素を処理するSODの欠損や変異は寿命に影響を与え、様々な病態を引き起こす(Ref 3)。変異型SOD1は筋萎縮性側索硬化症 (ALS)の原因遺伝子として同定されている(Ref 4)。しかし、SOD1欠損マウスはALS様症状を呈さず、骨粗鬆症や加齢黄斑変性症、アルツハイマー病増悪などの様々な加齢様症状を示す(Ref 5,6,7)。SOD2の多型は特発性心筋症 (IDC)に関連する報告がある(Ref 8)。SOD2欠損マウスは生後間もなく死亡するため、組織特異的SOD2欠損マウスが作出され、心臓でSOD2を欠損させると拡張型心筋症 (DCM)が発症する(Ref 9,10,11)。SOD3欠損マウスは正常に発達するが、>99%酸素条件下で飼育すると野生型より生存期間が減少し、肺水腫が早期に発症する(Ref 12)。

Database

SOD1
SOD2
SOD3

参考文献

1) McCord JM, Fridovich I. Superoxide dismutase. An enzymic function for erythrocuprein (hemocuprein). J Biol Chem. 244 : 6049-6055, 1969 (PMID: 5389100)
2) Zelko IN, Mariani TJ, Folz RJ. Superoxide dismutase multigene family: a comparison of the CuZn-SOD (SOD1), Mn-SOD (SOD2), and EC-SOD (SOD3) gene structures, evolution, and expression. Free Radic Biol Med. 33:337-349, 2002 (PMID: 12126755)
3) Muller FL, Lustgarten MS, Jang Y, Richardson A, Van Remmen H. Trends in oxidative aging theories. Free Radic Biol Med. 43:477-503, 2007 (PMID: 17640558)
4) Rosen DR, Siddique T, Patterson D, Figlewicz DA, Sapp P, Hentati A, Donaldson D, Goto J, O'Regan JP, Deng HX, et al. Mutations in Cu/Zn superoxide dismutase gene are associated with familial amyotrophic lateral sclerosis. Nature. 362:59-62, 1993 (PMID: 8446170)
5) Imamura Y, Noda S, Hashizume K, Shinoda K, Yamaguchi M, Uchiyama S, Shimizu T, Mizushima Y, Shirasawa T, Tsubota K. Drusen, choroidal neovascularization, and retinal pigment epithelium dysfunction in SOD1-deficient mice: a model of age-related macular degeneration. Proc Natl Acad Sci U S A. 103:11282-11287, 2006 (PMID: 16844785)
6) Nojiri H, Saita Y, Morikawa D, Kobayashi K, Tsuda C, Miyazaki T, Saito M, Marumo K, Yonezawa I, Kaneko K, Shirasawa T, Shimizu T. Cytoplasmic superoxide causes bone fragility owing to low-turnover osteoporosis and impaired collagen cross-linking. J Bone Miner Res. 26:2682-2694, 2011 (PMID: 22025246)
7) Murakami K, Murata N, Noda Y, Tahara S, Kaneko T, Kinoshita N, Hatsuta H, Murayama S, Barnham KJ, Irie K, Shirasawa T, Shimizu T. SOD1 (copper/zinc superoxide dismutase) deficiency drives amyloid β protein oligomerization and memory loss in mouse model of Alzheimer disease. J Biol Chem. 286:44557-44568, 2011 (PMID: 22072713)
8) Hiroi S, Harada H, Nishi H, Satoh M, Nagai R, Kimura A. Polymorphisms in the SOD2 and HLA-DRB1 genes are associated with nonfamilial idiopathic dilated cardiomyopathy in Japanese. Biochem Biophys Res Commun. 261:332-339, 1999 (PMID: 10425186)
9) Nojiri H, Shimizu T, Funakoshi M, Yamaguchi O, Zhou H, Kawakami S, Ohta Y, Sami M, Tachibana T, Ishikawa H, Kurosawa H, Kahn RC, Otsu K, Shirasawa T. Oxidative stress causes heart failure with impaired mitochondrial respiration. J Biol Chem. 281:33789-337801, 2006 (PMID: 16959785)
10) Shimizu T, Nojiri H, Kawakami S, Uchiyama S, Shirasawa T. Model mice for tissue-specific deletion of the manganese superoxide dismutase gene. Geriatr Gerontol Int. 10:S70-79, 2010 (PMID: 20590844)
11) Kuwahara H, Horie T, Ishikawa S, Tsuda C, Kawakami S, Noda Y, Kaneko T, Tahara S, Tachibana T, Okabe M, Melki J, Takano R, Toda T, Morikawa D, Nojiri H, Kurosawa H, Shirasawa T, Shimizu T. Oxidative stress in skeletal muscle causes severe disturbance of exercise activity without muscle atrophy. Free Radic Biol Med. 48:1252-1262, 2010 (PMID: 20156551)
12) Carlsson LM, Jonsson J, Edlund T, Marklund SL. Mice lacking extracellular superoxide dismutase are more sensitive to hyperoxia. Proc Natl Acad Sci U S A. 92:6264-6268, 1995 (PMID: 7603981)

作成者

渡辺憲史、清水孝彦 20120823

Update 20120903

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