NADPH oxidase | |
---|---|
| |
Identifikatorer | |
Kode KF | 1.6.3.1 |
NADPH-oxidase eller NADPH -oxidase ( NOX ) er et cellulært membranbundet multimolekylært enzymkompleks lokaliseret på plasmamembranen og i nogle organeller . Særligt beriget med dette enzym er fagocytiske celler såsom makrofager . Disse oxidaser er involveret i det cellulære antimikrobielle forsvarssystem, såvel som i celleproliferation, differentiering og regulering af genekspression. Der er en hel gruppe af NADPH-oxidaser, der adskiller sig i underenhedssammensætning, cellespecificitet, regulering og andre parametre.
Reaktionen katalyseret af NADPH-oxidase består i oxidation af NADP•H til NADP + inde i cellen med overførsel af elektroner til den anden side af cellemembranen og dannelse af et superoxidradikal fra miljøets ilt på ydersiden af cellen.
NADP•H (intracellulært) + 2 O 2 (ekstracellulært) → NADP + (intracellulært) + H + (intracellulært) + 2 O 2 •- (ekstracellulært)
Type af NADPH-oxidase | Regulatoriske proteiner og underenheder | Aktiveringsmekanisme | Ekspression i celler (lunger) |
---|---|---|---|
NOX1 (NOH-1, MOX1) | p22phox , NOXO1, NOXA1, Rac1 | ? | epitelceller |
NOX2 ( gp91phox ) | p22phox , p47phox (NOXO2), p67phox (NOXA2), p40phox, Rac1 / Rac2 | Ca2 + , phosphorylering | myeloidceller ( makrofager , dendritiske celler ), endotelceller , glatte muskelceller , fibroblaster |
NOX3 | p22phox , NOXO1 | ? | vestibulært epitel |
NOX4 (RENOX) | p22phox | Konstitutivt aktiv | endotelceller, glatte muskelceller, fibroblaster |
DUOX1 (Thox1, LNOX1) | DUOXA1 | Ca2 + , phosphorylering | epitelceller, lymfocytter (?) |
DUOX2 (Thox2, LNOX2) | DUOXA2 | Ca2 + , phosphorylering | epitelceller |
NADPH oxidase er et multikomponent enzymkompleks. En typisk og mest undersøgt repræsentant for NOX2 består af to membranunderenheder gp91phox (α-underenhed, et produkt af CYBA -genet ) og p22phox (β-underenhed), tre cytosoliske komponenter p40phox , p47phox , p67phox og et lavmolekylært G-protein Rac1 (monocytter) eller Rac2 (granulocytter) [1] . Fordelingen af de to grupper af komponenter i subcellulære rum garanterer den inaktive tilstand af enzymet i den hvilende celle. Den centrale komponent i NADPH-oxidase er gp91phox- og p22phox- komplekset eller flavocytochrom b558 (i henhold til cytochromabsorptionsbølgelængden) eller flavocytochrom b-245 (i henhold til det normale reduktionspotentiale for hæm -245 mV ved pH 7,0). Det er placeret i plasmamembranen og i membranen af specifikke granuler; det kan også være indlejret i cellevæggen af fagocytvakuoler, hvor det danner en kanal for elektroner, der pumpes af NADPH-oxidase fra cytosolen til vakuolen.
Den cytoplasmatiske underenhed p47phox består af 390 aminosyrerester. Den C-terminale region af sekvensen er rig på serin og arginin . p47phox -aminosyresekvensen indeholder også to SH3 - domæner, et PX - domæne og en prolinrig region . p47phox -underenheden binder til cytochrom b558 under aktivering. Denne underenhed er ansvarlig for at transportere det cytosoliske kompleks (p47phox-p67phox-p40phox) til membranen under oxidaseaktivering [2] , hvilket kræver p47phox- phosphorylering .
p67 phox -underenheden består af 526 aminosyrer og indeholder to SH3 - domæner, fire tetratricopeptidregioner og mindst én prolinrig region . p67 phox er tæt forbundet med cytoskelettet og phosphoryleres også under fagocytaktivering, men i mindre grad end p47 phox . p67phox -underenheden interagerer med Rac1/2 og med cytochrom b558 og regulerer den katalytiske aktivitet af komplekset.
p40phox -underenheden består af 339 aminosyrer. Denne underenhed indeholder et SH3 - domæne og et PX - domæne. p40phox er svagt phosphoryleret under aktivering. Den funktionelle rolle af p40phox -proteinet er ikke blevet fuldstændig bestemt; in vitro-eksperimenter har vist både dets stimulerende og hæmmende virkninger på NADPH-oxidase [3] . PX - domænet binder specifikt til phosphatidylinositol-3-phosphat , som akkumuleres i phagosomale membraner, hvilket bidrager til tilbageholdelsen af NADPH-oxidasekomplekset i membranen [4] .
Samlingen af enzymet involverer også to små GTP-bindende proteiner: Rac2 , som er lokaliseret i den hvilende celle i cytoplasmaet som et dimert kompleks med Rho-GDI , og Rap1A , som er lokaliseret i membraner, hvorfra det kan isoleres. sammen med cytochrom [5] . Udvekslingen af Rac-GDP med Rac-GTP er en nødvendig begivenhed for samlingsinitiering og oxidaseaktivering [6] . Rac er involveret i elektronoverførsel og regulerer uafhængigt af p67phox elektronoverførsel fra NADPH til FAD [7] . Ved høje koncentrationer af p67phox og Rac i cellefri systemer er p47phox ikke påkrævet for at genoprette høj NADPH-oxidaseaktivitet [8] .
Under hæmatopoiesis på promyelocytstadiet udtrykkes p40phox , p22phox , Rac2 i celler . På myelocyt- og metamyelocytstadierne udtrykker celler de manglende komponenter af NADPH-oxidase og bliver i stand til at producere superoxidradikal [ 9] .
Ud over NOX2 blev der fundet NOX1 , NOX3 , NOX4 , NOX5 , DUOX1 og DUOX2 i celler . De adskiller sig i deres regulering, funktion og udtryk i forskellige celler.
To hovedhæmmere af flavinholdige enzymer bruges til at hæmme NADPH-oxidaser: