Typpioksidisyntaasi
Typpioksidisyntaasin ( NOS ) on oksidoreduktaasi , joka katalysoi reaktiot seuraavat:
- 2 L -arginiini + 2 NADPH + 2 H + + 2 O 2 2 N ω -hydroksi- L -arginiini + 2 NADP + + 2 H 2 O ;
- 2 N ω -hydroksi- L -arginiini + NADPH + H + + 2 O 2 2 L -sitrulliinin + 2 NO + NADP + + 2 H 2 O.
Siksi maailmanlaajuinen reaktio voidaan kirjoittaa:
2 L -arginiini + 3 NADPH + 3 H + + 4 O 2 2 L -sitrulliinin + 2 NO + 3 NADP + + 4 H 2 O.Tämä entsyymi tuottaa typpioksidia tai typpioksidia, vapaata radikaalia , jolla on verenkierrossa kemiallinen kaava • N = O. Se koostuu yhdestä polypeptidiketjusta, jolla on useita domeeneja kiedottuina kahden hemimolekyylin ympärille . Tällä polypeptidiketjulla on kaksi katalyyttistä domeenia; verkkotunnuksen N -terminaalisen oksygenaasin ja verkkotunnuksen C- terminaalisen reduktaasin .
Oksigenaasin domeeni sitoutuu arginiini , hemin, ja kofaktori , tetrahydrobiopteriini (H 4 BPT).
Reduktaasidomeenissa on sitoutumiskohta flaviinien ( FAD , FMN ) ja NADPH: n suhteen .
Nämä kaksi domeenia on liitetty mukaan flaviinia domeenin, joka mahdollistaa siirron elektronien välillä NADPH hemin rauta . H 4 BPT -kofaktorisallii NOS: n homodimeerisen muodon , mikä sallii sen olla aktiivinen. Äskettäin havaittiin sinkki- ioni , joka puuttui proteiinin homodimeerisen rakenteen ylläpitoon.
Typpioksidisyntaasi| EY-nro | EY |
|---|---|
| CAS-numero |
| IUBMB | IUBMB-merkintä |
|---|---|
| IntEnz | IntEnz-näkymä |
| BRENDA | BRENDA-sisäänkäynti |
| KEGG | KEGG-tulo |
| MetaCyc | Aineenvaihduntareitti |
| PRIAM | Profiili |
| ATE | Rakenteet |
| MENNÄ | AmiGO / EGO |
Naudanlihan endoteelin NOS ( PDB 3N5P )
| Pfam | PF02898 |
|---|---|
| InterPro | IPR004030 |
| SCOP | 1 meidän |
| SUPERFAMILY | 1 meidän |
Isoformien rakenteet, sijainnit ja toiminnot
NOS: ta sisältäviä neuroneja löytyy monista paikoista aivoissa , mukaan lukien aivokuori , pikkuaivo , hippokampus ja hypotalamus . Elimistössä on kolmea typpioksidisyntaasin muotoa: indusoituva muoto, hermosolu ja endoteelimuoto.
Nämä kolme isomeeriä ovat läsnä kaikkialla. Ne ilmennetään seuraavien solujen sisällä:
- endoteelisolujen ;
- sileän lihaksen soluissa ;
- verihiutaleet ;
- makrofagit ;
- lymfosyytit ;
- sydänlihaksen solut ;
- keskushermoston ja ääreishermoston solut .
Geenit ja näitä proteiineja sijaitsevat eri kromosomeissa .
Neuronaalinen muoto
Hermosolujen ihmisen geeni sijaitsee kromosomissa 12 ja koodaa proteiinia, joka sisältää noin 1429 - 1433 aminohappoa . Ilmentyminen Tämän geenin konstitutiivinen, toisin sanoen että niiden aktiivisuus ilmaistaan ilman stimulaatiota, ja se on riippuvainen kalsium . Hermosolu liukenee keskushermoston hermosolujen, neutrofiilien ja astrosyyttien sytosoliin . Välittäjäaine ja kommunikaattori, NO: lla, jonka se tuottaa hermostossa, on neuromoduloiva rooli ( synapsien plastisuus ). Sillä on tärkeä rooli välittäjäaineiden vapautumisessa ja takaisinotossa sekä hermosolujen kehityksessä. Se voisi puuttua oppimismekanismeihin ja lyhytaikaiseen muistiin .
Indusoituva muoto
Indusoituvan muodon ihmisen geeni on läsnä kromosomissa 17 ja koodaa proteiinia, joka sisältää noin 1 144 - 1 153 aminohappoa . Tämä indusoituva NOS on pääasiassa liukoinen solun sytosoliin. Kuten nimestäkin käy ilmi, se on indusoituva ja riippumaton kalsiumista. INOS: n ilmentymistä indusoivat sytokiinit ja endotoksiinit . Indusoituva muoto löytyy makrofageista ja on eräänlainen osa immuunijärjestelmäämme . Se pystyy ohjelmoimaan solujen apoptoosin . NO makrofageissa välittää immuunivastetta. NO: n tuotannolla typpioksidisyntaasin indusoituvan muodon kautta makrofagien aktivaation jälkeen on tärkeä rooli loisia estävänä sytotoksisena efektorimolekyylinä. Normaalisti sen pitoisuus on hyvin pieni. Kuitenkin, kun organismiin kohdistuu ulkopuolinen tekijä, laukaisee tulehdusmekanismi , sytokiinien tuotanto, joka aktivoi iNOS: n ilmentymisen. Yhtäkkiä keho kohtaa suuren NO-pitoisuuden. EI taistelee ilman mitään spesifisyyttä mitä tahansa sen polulla. Se on kehon perimmäinen puolustus. Se liittyy makrofagien sytotoksiseen toimintaan.
Endoteelinen muoto
Endoteelin muodon geeni, NOS3 , esiintyy haploidinen muodossa on kromosomissa 7 ja koodaa proteiinia, joka on noin 1,203-1,205 aminohappoa . Tämä muoto on konstitutiivinen ja sitä säännellään kalsiumista riippuvalla tavalla. Endoteelimuoto ei ole liukoinen, vaan se on sitoutunut solukalvoon , esimerkiksi astrosyytteihin , tai verisuonten endoteeliin . Tuotetulla NO: lla on tärkeä rooli siellä pikemminkin säännöllisten fysiologisten toimintojen tasolla, erityisesti verisuonia laajentavan vaikutuksen tasolla .
NOS-ilmentymisen säätely
Kaikilla kolmella NOS- isoformilla on lukuisat sitoutumiskohdat useille transkriptiotekijöille , sytokiinille ja endotoksiineille promoottorialueellaan. Näiden geenien ilmentyminen ja toiminta ovat spesifisiä riippuen kudoksesta , jossa solu on läsnä. Hermosolujen vaurioiden tapauksessa aivot ja gliasolut tuottavat neurotrofisia tekijöitä . Nämä neurotrofiset tekijät vähentävät NOS: n hermosolujen ilmentymistä ja estävät hermosolujen kuoleman. Lipopolysakkaridit (LPS), jotkin interleukiinit ja jotkut transkriptiotekijät säätelevät ilmentymistä indusoitavan proteiinin muodon. Lopuksi useat ulkoiset tekijät ja sytokiinit voivat säätää entsyymin endoteelimuodon ilmentymistä.
Typpioksidin NO tuotanto ja toiminnot
NOS katalysoi arginiinin hapettumista typpioksidiksi ja sitrulliiniksi proteiinin oksenaasidomeenissa seuraavien kahden monihapetusreaktion kautta:
L-arginiini + NADPH + H + + O 2→ NOHLA + NADP + + H 2 O
NOHLA + ½ NADPH + ½ H + + O 2→ L-sitrulliini + ½ NADP + + NO + H 2 O
Typpioksidia, joka syntetisoidaan konstitutiivisilla endoteelisoluilla ja hermosoluilla, käytetään lyhyen ajan (muutamasta sekunnista muutamaan minuuttiin). Ne tuottavat typpioksidia hyvin lyhyen aikaa, mutta pysyvästi. Indusoituvan muodon tuottama typpioksidi ilmentyy vasta solujen aktivoinnin jälkeen ja sitä tuotetaan pitkään (muutamasta tunnista useisiin päiviin). Ne aiheuttavat typpioksidin tuotantoa pitkään. Tämän proteiinin tuottama typpioksidi aktivoi liukoisen guanylaattisyklaasin (GC), mikä johtaa syklisen GMP : n pitoisuuden kasvuun kohdesoluissa. CGMP sitoutuu proteiinikinaasiin, jonka aktiivisuuden se aktivoi spesifisesti, mikä aktivoi solun ja on siten solun signalointielementti .
Typpioksidisyntaasi ja Parkinsonin tauti
Typpioksidin hypertuotanto hermosolujen ja indusoituvien typpioksidisyntaasien avulla on osoitettu tietyissä rappeuttavissa neurologisissa häiriöissä, kuten skitsofrenia , Alzheimerin tauti ja Parkinsonin tauti . Post mortem -tutkimukset , kliiniset havainnot ja kokeellisten mallien todisteet viittaavat typpioksidisyntaasin osallistumiseen Parkinsonin tautia aiheuttavien dopaminergisten hermosolujen rappeutumiseen. Typpioksidi on sen pitoisuudesta ja jakautumisesta riippuen apoptoosin välittäjä tässä neurodegeneratiivisessa sairaudessa. Korkea NOS ilmentymisen on osoitettu nigrostriataalisessa alueella ja basaaliganglioiden että potilaiden aivoissa, jotka kuolivat Parkinsonin tautia. Lisäksi nitriitin , nitraatin sekä arginiinin ja sitrulliinijohdannaisten määrää muutetaan. Typpioksidi voi aiheuttaa DNA-vaurioita tai peruuttamattomia proteiinimuutoksia . Typpioksidisyntaasin toimintahäiriöt, jotka voivat aiheuttaa Parkinsonin taudin, voivat johtua geneettisestä polymorfismista, toisin sanoen muutokset geenisekvensseissä voivat vaikuttaa niiden aiheuttaman proteiinin rakenteeseen tai toimintaan.
Kaikki ihmiskehon solut tuottavat luonnollisesti radikaaleja happilajeja , kuten typpioksidia, mutta tämä tuotanto voi joskus mennä käsistä ja vahingoittaa. Tutkijat ovat laatineet teorian, joka viittaa siihen, että aivojen kyky inaktivoida radikaaleja happilajeja vähenee iän myötä . Haavoittuvat solut vahingoittuvat sitten. Typpioksidisyntaasilla on typpioksidia tuottamalla erilaisia fysiologisia tehtäviä, joista monet tunnetaan, mutta osa niistä on vielä löydettävissä ja jotka voivat osoittautua hyvin paljastaviksi. Koska NOS: lla on potentiaalisesti tärkeä rooli useissa ihmisten vakavissa sairauksissa, tieteellinen kehitys tähän suuntaan on käynnissä ja osoittaa myös suurta lupausta.
Huomautuksia ja viitteitä
- arvot massan ja tähteiden määrä ilmoitetaan tässä ovat ne, joilla on proteiinin esiasteen johtuvat käännös ja geenin , ennen translaation jälkeisiä modifikaatioita , voivat erota merkittävästi vastaavista arvoista että funktionaalisen proteiinin .
- (in) Huiying Li, CS Raman, Charles B. Glaser, Eric Blasko, Tish A. Young, John F. Parkinson, Mark Whitlow ja Thomas L. Poulos , " Sinkkivapaan ja sidotun ihmisen hemidomeenin kristallirakenteet " indusoituva typpioksidisyntaasi. Vaikutukset dimeerin stabiilisuuteen ja vertailu endoteelin typpioksidisyntaasiin. ” , Journal of Biological Chemistry , voi. 274, n ° 30, 23. heinäkuuta 1999, s. 21276-21284 ( PMID 10409685 , DOI 10.1074 / jbc.274.30.21276 , lue verkossa )
Ulkoiset linkit
- 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)