La catalasi è un enzima appartenente alla famiglia delle ossidoreduttasi che è prodotta dalle cellule insieme alla superossido dismutasi con azione antiossidante.
E' un enzima che catalizza la conversione del perossido di idrogeno in acqua e ossigeno molecolare secondo la reazione:
2 H2O2 → 2 H2O + O2
ed è quindi in grado di ritardare o inibire i processi di ossidazione. Essi si verificano sotto l'influenza dell'ossigeno atmosferico o delle specie reattive dell'ossigeno ROS acronimo di Reactive Oxygen species tra cui perossidi, superossidi e radicali.
Il perossido di idrogeno è prodotto dal metabolismo ossidativo cellulare e può essere convertito nel radicale idrossilico altamente reattivo attraverso i metalli di transizione, essendo questo radicale in grado di danneggiare un'ampia varietà di molecole all'interno di una cellula, portando a stress ossidativo e morte cellulare.
Struttura
Le catalasi sono tetrameri di quattro catene polipeptidiche ciascuna contenente un gruppo ferroso all'interno della struttura tuttavia accessibile tramite canali idrofobici.
La struttura delle catalasi le rende molto stabili, poco propense al folding, resistenti in un ampio range di pH e alla denaturazione termica.
Gran parte del perossido di idrogeno prodotto dal metabolismo cellulare deriva da una delle specie più reattive all'ossigeno ovvero dall'anione superossido O2∙ che, grazie all'azione della superossido dismutasi è trasformato in perossido di idrogeno.
Meccanismo
La reazione del perossido di idrogeno con la catalasi avviene secondo un meccanismo a due stadi in cui il perossido di idrogeno alternativamente ossida e riduce il centro ferroso del gruppo eme legato all'enzima. Nel primo stadio una molecola di H2O2 ossida il centro ferroso:
H2O2 + Fe(II)-E → H2O + O=Fe(III)-E
Nel secondo stadio una molecola di perossido di idrogeno viene usata quale riducente per rigenerare l'enzima con ottenimento di acqua e ossigeno molecolare:
H2O2 +O= Fe(III)-E → H2O + O2 + Fe(II)-E
Alcune catalasi contengono il cofattore NADPH che ha la funzione di prevenire la formazione di un composto inattivo.
