牛谷胱甘肽过氧化物酶1的晶体结构
谷胱甘肽过氧化物酶(GPx) (EC 1.11.1.9)是具有过氧化物酶活性的酶家族的总称，其主要生物学作用是保护机体免受氧化损伤。谷胱甘肽过氧化物酶的生化功能是将过氧化脂质（lipid hydroperoxides）还原为相应的醇类，将游离过氧化氢还原为水。
几种同工酶由不同的基因编码，这些基因在细胞位置和底物特异性上各不相同。谷胱甘肽过氧化物酶1 (GPx1)是最丰富的一种，在几乎所有哺乳动物组织的细胞质中都有发现，其首选的底物是过氧化氢。谷胱甘肽过氧化物酶4 (GPx4)对过氧化脂质有较高的偏好;它在几乎所有哺乳动物细胞中都有表达，尽管水平要低得多。谷胱甘肽过氧化物酶2是一种肠道酶和细胞外酶，而谷胱甘肽过氧化物酶3是细胞外酶，尤其在血浆中含量丰富。到目前为止，已经在人体中发现了8种不同的谷胱甘肽过氧化物酶(GPx1-8)的异构体。
基因
位点
酶
GPX1
Chr. 3 p21.3
glutathione peroxidase 1
GPX2
Chr. 14 q24.1
glutathione peroxidase 2 (gastrointestinal)
GPX3
Chr. 5 q23
glutathione peroxidase 3 (plasma)
GPX4
Chr. 19 p13.3
glutathione peroxidase 4 (phospholipid hydroperoxidase)
GPX5
Chr. 6 p21.32
glutathione peroxidase 5 (epididymal androgen-related protein)
GPX6
Chr. 6 p21
glutathione peroxidase 6 (olfactory)
GPX7
Chr. 1 p32
glutathione peroxidase 7
GPX8
Chr. 5 q11.2
glutathione peroxidase 8 (putative)
谷胱甘肽过氧化物酶催化的主要反应是:
2GSH + H2O2 → GS–SG + 2H2O
其中GSH表示还原型单体谷胱甘肽，GS-SG表示谷胱甘肽二硫化物。其机制涉及硒代半胱氨酸残基的硒醇被过氧化氢氧化。这个过程得到了一个亚硒酸(RSeOH)基团的衍生物。然后，硒酸通过与谷胱甘肽反应生成GS-SeR和水的两个步骤转化回硒醇。另一种GSH分子将GS-SeR中间产物还原为硒醇，释放出GS-SG作为副产品。简化后的表示如下:
RSeH + H2O2 → RSeOH + H2O
RSeOH + GSH → GS-SeR + H2O
GS-SeR + GSH → GS-SG + RSeH
谷胱甘肽还原酶还原氧化后的谷胱甘肽，完成循环:
GS–SG +NADPH + H+ → 2 GSH + NADP+.
哺乳动物的GPx1, GPx2, GPx3和GPx4已经被证明是含硒的酶，而GPx6是人类的含硒蛋白，在啮齿动物中含有半胱氨酸的同源物。GPx1、GPx2和GPx3为同四聚体蛋白，而GPx4为单体结构。由于细胞膜和亚细胞膜的完整性严重依赖于谷胱甘肽过氧化物酶，其抗氧化保护系统本身也严重依赖于硒的存在。
基因工程缺失谷胱甘肽过氧化物酶1 (Gpx1−/−Mice)的小鼠在表型上基本正常，寿命也正常，这表明这种酶对生命不是至关重要的。然而，Gpx1−/−小鼠在早期就会发生白内障，并表现出肌肉卫星细胞增殖缺陷。Gpx1−/−小鼠的听觉脑干反应(ABR)阈值比对照组小鼠高16 dB。在110分贝的噪音暴露一小时后，Gpx1−/−小鼠与对照组小鼠相比，噪音导致的听力损失高达15分贝。
敲除GPX3 (GPX3−/−)或GPX2 (GPX2−/−)的小鼠也能正常发育。然而，谷胱甘肽过氧化物酶4被敲除的小鼠在胚胎发育早期死亡。然而，一些证据表明，降低谷胱甘肽过氧化物酶4的水平可以增加小鼠的寿命。
谷胱甘肽过氧化物酶是戈登·米尔斯于1957年发现的。
谷胱甘肽过氧化物酶活性测定方法
用分光光度法测定了谷胱甘肽过氧化物酶的活性。通过将过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶的反应与NADPH转化为NADP的直接测定方法被广泛使用。另一种方法是用埃尔曼试剂测定反应中谷胱甘肽的残留量。在此基础上，以各种过氧化氢为底物，如异丙烯过氧化氢、叔丁基过氧化氢和过氧化氢，开发了几种测定谷胱甘肽过氧化物酶活性的方法。据报道，这种酶的活性在肝脏和血浆中铜离子缺乏的情况下会下降。
临床研究已经表明，测定在血清中低水平的谷胱甘肽过氧化物酶可能是一个促成白癜风的因素。大量蛋白尿的2型糖尿病患者血浆谷胱甘肽过氧化物水平也较低，这与糖尿病肾病的阶段有关。在一项研究中，谷胱甘肽过氧化物酶以及其它抗氧化酶，如超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性与女性冠心病风险无关。谷胱甘肽过氧化物酶活性在复发缓解多发性硬化症患者中被发现要低得多。一项研究表明，谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶多态性在腹腔疾病的发展中发挥作用。
