Syntaza tlenku azotu

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Struktura dimerycznej ludzkiej syntazy tlenku azotu[1]

Syntaza tlenku azotu (NOS, EC 1.14.13.39) – enzym przeprowadzający reakcję syntezy tlenku azotu(II) z reszty azotowej aminokwasu L-argininy w obecności NADPH i tlenu cząsteczkowego. NOS jest jedynym znanym białkiem enzymatycznym wiążącym się z FAD, FMN, hemem, tetrahydrobiopteryną (BH4) i kalmoduliną.

Klasyfikacja[edytuj]

Obecności NOS w komórkach jako pierwsi dowiedli w doświadczeniach na króliczych aortach odkrywcy czynnika EDRF (czyli NO) Furchgott i Zawadzki w 1980 roku[2]. Od tego czasu stwierdzono istnienie różnych typów syntazy tlenku azotu u wielu organizmów. Klasyfikacja NOS człowieka przedstawia się następująco:

Nazwa Geny Locus Opis
Neuronalna NOS (nNOS lub NOS1) NOS1 12 q24.22 Synteza NO w tkankach nerwowych ośrodkowego i obwodowego układu nerwowego; sygnalizacja międzykomórkowa.
Indukowalna NOS (iNOS lub NOS2) NOS2A, NOS2B, NOS2C 17 q11.2-q12, 17p13.1-q25, 17p13.1-q25 Komórki układu odpornościowego, komórki układu sercowo-naczyniowego. Wolnorodnikowe właściwości NO używane są przez makrofagi do niszczenia patogenów.
Endotelialna NOS (śródbłonkowa NOS, eNOS lub NOS3 albo konstytutywna NOS, cNOS) NOS3 7 q36 Synteza NO w naczyniach krwionośnych, regulacja funkcji naczyń. Jest konstytutywna, co oznacza, że dostarcza stałą, niezależną od czynników indukujących syntezę, ilość NO.

Funkcja[edytuj]

Mechanizm reakcji katalizowanej przez syntazy tlenku azotu.

Syntaza tlenku azotu produkuje NO katalizując reakcję pięcioelektronowej oksydacji azotu L-argininy (L-Arg). Oksydacja L-Arg do L-cytruliny zachodzi poprzez dwa etapy monooksygenacji, produktem pośrednim jest Nω-hydroksy-L-arginina (NOHLA). 2 mole O2 i 1,5 mola NADPH jest zużywanych do syntezy 1 mola NO.

L-Arg + NADPH + H+ + O2 → NOHLA + NADP+ + H2O
NOHLA + ½ NADPH + ½ H+ + O2L-cytrulina + ½ NADP+ + NO + H2O

Budowa[edytuj]

Wszystkie trzy izoformy enzymu (z których każda aktywowana funkcjonuje jako homodimer) posiadają C-końcową domenę o aktywności reduktazowej, homologiczną do białka reduktazy cytochromu P450. Na N-końcu znajduje się domena oksygenazowa zawierająca hem jako grupę prostetyczną, w środku łańcucha polipeptydowego NOS znajduje się natomiast domena wiążąca kalmodulinę. Związanie kalmoduliny działa jak "molekularny przełącznik", umożliwiając przepływ elektronów z reszty flawinowej grupy prostetycznej na domenę reduktazową połączoną z hemem. Proces ten ułatwia przekształcenie O2 i L-argininy w NO i L-cytrulinę. Domena oksygenazowa każdej izoformy NOS zawiera także jako grupę prostetyczną tetrahydrobiopterynę (BH4), niezbędną do wydajnej syntezy NO. Inaczej niż w przypadku innych enzymów wykorzystujących BH4 jako źródło równoważników redukujących, co wymaga reakcji reduktazy dihydrobiopterynowej (EC 1.5.1.33), BH4 w NOS ma za zadanie aktywować przyłączony do hemu tlen przez dostarczenie pojedynczego elektronu, który odzyskany później umożliwia uwolnienie zsyntetyzowanej cząsteczki NO.

Pierwsze białko enzymatyczne o aktywności syntazy NO zidentyfikowano w tkance nerwowej, ostatnią poznaną izoformą był izoenzym śródbłonkowy. Początkowo enzymy klasyfikowano jako ulegające konstytutywnej ekspresji i Ca2+-wrażliwe, ale obecnie wiadomo, że NOS występują w wielu różnych typach komórek i że ich ekspresja jest uzależniona od bardzo wielu czynników.

W przypadku NOS1 i NOS3, fizjologiczne stężenia Ca 2+ w komórce regulują wiązanie kalmoduliny, przez co inicjują przepływ elektronów z grup flawinowych na grupę hemu. W przypadku iNOS i NOS2, kalmodulina pozostaje ściśle związana z domeną wiążącą białka nawet przy niskich śródkomórkowych stężeniach Ca2+, będąc w zasadzie podjednostką tego izoenzymu.

NO reguluje ekspresję NOS i aktywność enzymatyczną białka[potrzebny przypis]. Wykazano ujemne sprzężenie zwrotne między aktywnością NOS3 a stężeniem NO. NO odwracalnie hamuje aktywność NOS, regulując z resztami aminokwasowymi białka z utworzeniem grupy S-nitrozowej. Wydaje się, że proces może być regulowany przez stan oksydoredukcyjny komórki, co implikowałoby mechanizm tłumaczący związek dysfunkcji śródbłonka i stresu oksydacyjnego. Wykazano, że NOS1 i NOS2 również podlegają S-nitrozylacji, ale nie dowiedziono dynamicznej regulacji funkcji tych izoenzymów tą drogą. NOS1 i NOS2 mogą ponadto tworzyć kompleksy żelazowo-nitrozowe w ich grupach hemowych, co powoduje częściową autoinaktywację tych enzymów w określonych warunkach. W części komórek czynnikiem limitującym syntezę NO jest dostępność substratu L-argininy, co może być szczególnie istotne w przypadku komórek posiadających izoenzym NOS2[potrzebny przypis].

Zobacz też[edytuj]

Przypisy

  1. publikacja w otwartym dostępie – możesz ją przeczytać H. Li, CS. Raman, CB. Glaser, E. Blasko i inni. Crystal structures of zinc-free and -bound heme domain of human inducible nitric-oxide synthase. Implications for dimer stability and comparison with endothelial nitric-oxide synthase. „J Biol Chem”. 274 (30), s. 21276-21284, 1999. DOI: 10.1074/jbc.274.30.21276. PMID: 10409685. 
  2. Furchgott R, Zawadzki J. The obligatory role of endothelial cells in the relaxation of arterial smooth muscle by acetylcholine. „Nature”. 288 (5789), s. 373-376, 1980. DOI: 10.1038/288373a0. PMID: 6253831. 

Linki zewnętrzne[edytuj]

Star of life.svg Zapoznaj się z zastrzeżeniami dotyczącymi pojęć medycznych i pokrewnych w Wikipedii.