Nitrogén-oxid szintáz
A nitrogén-oxid-szintáz ( NOS ) egy oxidoreduktáz, amely a következő reakciókat katalizálja :
- 2 L -arginin + 2 NADPH + 2 H + + 2 O 2 2 N ω -hidroxi- L -arginin + 2 NADP + + 2 H 2 O ;
- 2 N ω -hidroxi- L -arginin + NADPH + H + + 2 O 2 2 L -citrulline + 2 NO + NADP + + 2 H 2 O.
A globális reakció tehát leírható:
2 L -arginin + 3 NADPH + 3 H + + 4 O 2 2 L -citrulline + 2 NO + 3 NADP + + 4 H 2 O.Ez az enzim termeli a nitrogén-oxid , vagy a nitrogén-oxid, a szabad gyökös és a kémiai képlete • N = O jelen van a véráramban. Ez alkotja az egyetlen polipeptid-lánc, amely számos domének köré két hem molekulák . Ennek a polipeptidláncnak két katalitikus doménje van; egy domén N- terminális oxigenáz és egy domén C- terminális reduktáz .
Az oxigenáz domén kötődik az argininhez , a hemhez és a kofaktorhoz , a tetrahidrobiopterinhez (H 4 BPT).
A reduktáz domén kötődik a flavinokhoz ( FAD , FMN ) és a NADPH-hoz .
Ezt a két domént a flavin domén köti össze, amely lehetővé teszi az elektronok átvitelét a NADPH-ból a hem vasba . A H 4 BPT kofaktorlehetővé teszi a NOS homodimer formáját , amely lehetővé teszi, hogy aktív legyen. Nemrégiben, egy ion a cink- foltos volt, és beavatkozni fenntartásában homodimer fehérje szerkezetét.
Nitrogén-oxid szintáz| EK sz. | EC |
|---|---|
| CAS-szám |
| IUBMB | IUBMB bejegyzés |
|---|---|
| IntEnz | IntEnz nézet |
| BRENDA | BRENDA bejárat |
| KEGG | KEGG bemenet |
| MetaCyc | Metabolikus út |
| PRIAM | Profil |
| EKT | Szerkezetek |
| MEGY | AmiGO / EGO |
Marhahús endoteliális NOS ( PDB 3N5P )
| Pfam | PF02898 |
|---|---|
| InterPro | IPR004030 |
| SCOP | 1 mi |
| SZUPERCSALÁD | 1 mi |
Az izoformák szerkezete, elhelyezkedése és funkciói
A NOS-t tartalmazó neuronok sok helyen megtalálhatók az agyban , beleértve az agykérget , a kisagyat , a hippocampust és a hipotalamust . A nitrogén-oxid szintáznak három formája van a testben: az indukálható, a neuronális és az endoteliális forma.
Ez a három izomer mindenütt jelen van. A következő cellákban expresszálódnak:
- az endothel sejtek ;
- a simaizomsejtek ;
- a vérlemezkék ;
- a makrofágok ;
- a limfociták ;
- a szívizomsejtek ;
- a központi idegrendszer és a perifériás idegrendszer sejtjei .
A gének az ilyen fehérjéket képesek találhatók különböző kromoszómákon .
Neuronális forma
Az idegsejtek emberi génje a 12. kromoszómán helyezkedik el, és körülbelül 1429–1433 aminosavat tartalmazó fehérjét kódol . Ennek a génnek a kifejeződése konstitutív, vagyis aktivitásuk minden stimuláció nélkül fejeződik ki, és a kalciumtól függ . A neuronális forma oldódik a központi idegrendszer, a neutrofilek és az asztrociták idegsejtjeinek citoszoljában . Neurotranszmitter és kommunikátor, az idegrendszerben termelt NO neuromodulátor szerepet játszik (a szinapszisok plaszticitása ). Fontos szerepet játszik a neurotranszmitterek felszabadulásában és újrafelvételében, valamint az idegsejtek fejlődésében. Beavatkozhat a tanulási mechanizmusokba és a rövid távú memóriába .
Indukálható forma
Az indukálható forma emberi génje a 17. kromoszómában van, és körülbelül 1144-1153 aminosavból álló fehérjét kódol . Ez az indukálható NOS főleg a sejt citoszoljában oldódik. Amint a neve is mutatja, indukálható és független a kalciumtól. Az iNOS expresszióját citokinek és endotoxinok indukálják . Az indukálható forma a makrofágokban található meg, és mintegy része az immunrendszerünknek . Képes programozni a sejtek apoptózisát . A makrofágokban lévő NO közvetíti az immunválaszt. A nitrogén-oxid-szintáz indukálható formáján keresztül történő NO-termelés a makrofágok aktivációját követően nagy szerepet játszik antiparazita citotoxikus effektor molekulaként. Normális esetben a koncentrációja nagyon alacsony. Amikor azonban a szervezetet külső ágens támadja meg, gyulladásos mechanizmus indul ki , citokinek termelődése, amely aktiválja az iNOS expresszióját. Hirtelen a test nagy NO koncentrációval szembesül. A NO minden különlegesség nélkül harcol, bármi is legyen az útjában. Ez a test végső védelme. A makrofágok citotoxikus funkciójával függ össze.
Endoteliális forma
Az endoteliális formában gént, NOS3 , fordul elő haploid formában a 7-es kromoszóma és olyan fehérjét kódol, körülbelül 1,203-1,205 aminosavak . Ez a forma konstitutív és kalciumfüggő módon szabályozott. Az endoteliális forma nem oldódik, inkább a sejtmembránhoz , például asztrocitákhoz vagy az érrendszeri endotheliumhoz kötődik . A termelt NO fontos szerepet játszik ott a rendszeres fiziológiai funkciók szintjén, különös tekintettel az értágító hatásra .
A NOS kifejezés szabályozása
A NOS mindhárom izoformája számos transzkripciós faktor , citokinek és endotoxinok számára számos kötőhellyel rendelkezik a promoter régiójában. Ezeknek a géneknek a kifejeződése és működése a sejt jelen lévő szövetétől függően specifikus . Idegsejtkárosodás esetén az agy és a glia sejtjei neurotróf faktorokat termelnek . Ezek a neurotróf tényezők csökkentik a NOS neuronális formájának expresszióját és megakadályozzák az idegsejtek halálát. A lipopoliszacharidok (LPS), néhány interleukin és néhány transzkripciós faktor szabályozza a fehérje indukálható formájának expresszióját. Végül számos extrinsic faktor és citokin szabályozhatja az enzim endoteliális formájának expresszióját.
Nitrogén-oxid előállítása és funkciói NO
Az NOS a következő két mono-oxigenizációs reakció révén katalizálja az arginin oxidációját nitrogén-oxiddá és citrullinná a fehérje oxigenáz-doménjében:
L-arginin + NADPH + H + + O 2→ NOHLA + NADP + + H 2 O
NOHLA + ½ NADPH + ½ H + + O 2→ L-citrullin + ½ NADP + + NO + H 2 O
A konstitutív endotheliális és idegsejtek által szintetizált nitrogén-monoxidot rövid ideig (néhány másodperctől néhány percig) használják. Nagyon rövid ideig, de tartósan termelnek nitrogén-monoxidot. Az indukálható forma által termelt nitrogén-monoxid csak a sejt aktiválása után expresszálódik, és hosszú ideig (néhány órától több napig terjedő időtartamig) termelődik. Hosszú ideig okoznak nitrogén-oxid termelést. Az e fehérje által termelt nitrogén-oxid aktiválja az oldható guanilát-ciklázt (GC), aminek következtében a ciklikus GMP koncentrációja megnő a célsejtekben. A CGMP egy olyan protein-kinázhoz kötődik, amelynek aktivitását specifikusan aktiválja, amely aktiválja a sejtet, és így egy sejtjelző elem .
A nitrogén-oxid szintáz és a Parkinson-kór
A nitrogén-oxid neuronális és indukálható nitrogén-oxid-szintázok általi hipertermelését bizonyos degeneratív neurológiai rendellenességekben, például skizofréniában , Alzheimer-kórban és Parkinson-kórban igazolták . A poszt-mortem vizsgálatok , a klinikai eredmények és a kísérleti modellek bizonyítékai arra utalnak, hogy a nitrogén-oxid-szintáz részt vesz a Parkinson-kórt okozó dopaminerg neuronok degenerációjában. A nitrogén-oxid koncentrációjától és eloszlásától függően az apoptózis mediátora ebben a neurodegeneratív betegségben. A Parkinson-kórban elhunyt betegek nigrostriatalis régiójában és az agy bazális ganglionjaiban magas szintű NOS-expressziót mutattak ki . Ezenkívül megváltozik a nitrit , a nitrát szintje , valamint az arginin és a citrullin származékai . A nitrogén-oxid DNS-károsodást vagy visszafordíthatatlan fehérjeváltozást okozhat . A Parkinson-kór kialakulásához vezető nitrogén-oxid-szintáz diszfunkciókat genetikai polimorfizmus okozhatja, vagyis a génszekvenciák változásai befolyásolhatják az általuk kódolt fehérje szerkezetét vagy működését.
Az emberi test összes sejtje természetesen gyökös oxigénfajtákat termel , például nitrogén-monoxidot, de ez a termelés időnként kikerülhet az ellenőrzés alól és kárt okozhat. A kutatók megfogalmaztak egy elméletet, amely azt sugallja, hogy az agy az életkorral csökken a radikális oxigénfajok inaktiválására . Ezután a sebezhető sejtek megsérülnek. A nitrogén-monoxid-szintáz nitrogén-oxid előállításával különféle élettani funkciókkal rendelkezik, amelyek közül több ismert, de néhányuk még felfedezésre vár, és amelyek nagyon leleplezőnek bizonyulhatnak. Mivel a NOS potenciálisan fontos szerepet játszik számos súlyos emberbetegségben, a tudományos fejlődés ebben az irányban folyamatban van, és szintén nagy ígéretet mutat.
Megjegyzések és hivatkozások
- Az itt feltüntetett tömeg és maradványok száma megegyezik a gén transzlációjából származó fehérje prekurzor értékével, a poszttranszlációs módosítások előtt , és jelentősen eltérhet a megfelelő értékektől A funkcionális fehérjéhez .
- (in) Huiying Li, CS Raman, Charles B. Glaser, Eric Blaskó, Tish A. Young, John F. Parkinson, Mark Körömlob és Thomas L. Poulos , " Crystal szerkezetek cink-mentes, és multimerizációs domének hem domén humán indukálható nitrogén-oxid szintáz. A dimer stabilitásának következményei és összehasonlítás az endotheliális nitrogén-oxid szintázzal. ” , Journal of Biological Chemistry , vol. 274, n o 30, 1999. július 23, P. 21276-21284 ( PMID 10409685 , DOI 10.1074 / jbc.274.30.21276 , online olvasás )
Külső linkek
- http://www.oxfordbiomed.com/PDF-Kit%20Inserts/nb78.pdf
- http://www.cchem.berkeley.edu/mmargrp/research/nos/nos.html
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez/
- http://www.aecom.yu.edu/home/biophysics/rousseau/nos/nos.htm
- http://metallo.scripps.edu/PROMISE/NOS.html#reaction
- http://www.sacs.ucsf.edu/home/Ortiz/res-nos.htm
- http://www.biochimie.univ-montp2.fr/maitrise/reinhard/nos_intro.htm
- http://www.recherche.uottawa.ca/nouvelles-details_1216.html
- http://nouveautes-editeurs.bnf.fr/annonces.html?id_declaration=10000000159400&titre_livre=La_solution_:_L'oxyde_nitrique_(NO)