Otwórz menu główne
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.

KlasyfikacjaEdytuj

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.

FunkcjaEdytuj

 
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

BudowaEdytuj

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 teżEdytuj

PrzypisyEdytuj

  1.   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 zewnętrzneEdytuj