NADPH oxidase

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.

Reaktion

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)

Klassifikation

Struktur og funktioner

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.

Inhibitorer

To hovedhæmmere af flavinholdige enzymer bruges til at hæmme NADPH-oxidaser:

• Apocynin
• Diphenyliodin

Se også

• Xanthinoxidase
• INGEN syntase

Noter

1. ↑ [Babior, 1999; Babior, 2004; El-Banna et al., 2005; Geiszt, 2006]
2. ↑ [Quinn et al., 1993; El-Benna et al., 1994]
3. ↑ [Wientjes, 1995; El-Benna et al., 2005]
4. ↑ [Groemping, Rittinger, 2005]
5. ↑ [Werner, 2004; Wilkinson og Landreth, 2006]
6. ↑ [Babior et al., 2002; Werner, 2004; Wilkinson og Landreth, 2006]
7. ↑ [Diebold et al., 2001]
8. ↑ [Freeman et al., 1996]
9. ↑ [Hua et al., 2000]

Links

• van der Vliet A. NADPH-oxidaser i lungebiologi og patologi: værtsforsvarsenzymer og mere  // Free Radic  . Biol. Med. : journal. - 2008. - Marts ( bd. 44 , nr. 6 ). - S. 938-955 . - doi : 10.1016/j.freeeradbiomed.2007.11.016 . — PMID 18164271 .
• Usynlig kappe af nøgne væsner. Yu. A. Labas, A. V. Gordeeva, L. G. Nagler (Nature. s. 3-10, nr. 12, 2006)