NADPH oxidáza

NADPH oxidáza

Chemický vzorec NADP+
Identifikátory
Kód KF 1.6.3.1

NADPH oxidáza nebo NADPH oxidáza ( NOX ) je multimolekulární enzymový komplex vázaný na buněčnou membránu lokalizovaný na plazmatické membráně a v některých organelách . Obzvláště obohacené tímto enzymem jsou fagocytární buňky, jako jsou makrofágy . Tyto oxidázy se podílejí na buněčném antimikrobiálním obranném systému, stejně jako na buněčné proliferaci, diferenciaci a regulaci genové exprese. Existuje celá skupina NADPH oxidáz, které se liší složením podjednotek, buněčnou specificitou, regulací a dalšími parametry.

Reakce

Reakce katalyzovaná NADPH oxidázou spočívá v oxidaci NADP•H na NADP + uvnitř buňky s přenosem elektronů na druhou stranu buněčné membrány a vznikem superoxidového radikálu z kyslíku prostředí na vnější straně buňky. buňka.

NADP•H (intracelulární) + 2 O 2 (extracelulární) → NADP + (intracelulární) + H + (intracelulární) + 2 O 2 •- (extracelulární)

Klasifikace

Hlavní typy NADPH oxidáz u savců
Typ NADPH oxidázy Regulační proteiny a podjednotky Aktivační mechanismus Exprese v buňkách (plících)
NOX1 (NOH-1, MOX1) p22phox , NOXO1, NOXA1, Rac1 ? epitelové buňky
NOX2 ( gp91phox ) p22phox , p47phox (NOXO2), p67phox (NOXA2), p40phox, Rac1 / Rac2 Ca2 + , fosforylace myeloidní buňky ( makrofágy , dendritické buňky ), endoteliální buňky , buňky hladkého svalstva , fibroblasty
NOX3 p22phox , NOXO1 ? vestibulární epitel
NOX4 (RENOX) p22phox Konstitutivně aktivní endoteliální buňky, buňky hladkého svalstva, fibroblasty
DUOX1 (Thox1, LNOX1) DUOXA1 Ca2 + , fosforylace epiteliální buňky, lymfocyty (?)
DUOX2 (Thox2, LNOX2) DUOXA2 Ca2 + , fosforylace epitelové buňky

Struktura a funkce

NADPH oxidáza je vícesložkový enzymový komplex. Typický a nejstudovanější zástupce NOX2 se skládá ze dvou membránových podjednotek gp91phox (α-podjednotka, produkt genu CYBA ) a p22phox (β-podjednotka), tří cytosolických složek p40phox , p47phox , p67phox a nízkomolekulárního G-proteinu. Rac1 (monocyty) nebo Rac2 (granulocyty) [1] . Distribuce dvou skupin složek v subcelulárních kompartmentech zaručuje neaktivní stav enzymu v klidové buňce. Centrální složkou NADPH oxidázy je komplex gp91phox a p22phox nebo flavocytochrom b558 (podle vlnové délky absorpce cytochromu) nebo flavocytochrom b-245 (podle normálního redukčního potenciálu hemu -245 mV při pH 7,0). Nachází se v plazmatické membráně a v membráně specifických granulí, může být také zabudován do buněčné stěny vakuol fagocytů, kde tvoří kanál pro elektrony čerpané NADPH oxidázou z cytosolu do vakuoly.

Cytoplazmatická podjednotka p47phox se skládá z 390 aminokyselinových zbytků. C-koncová oblast sekvence je bohatá na serin a arginin . Aminokyselinová sekvence p47phox také obsahuje dvě domény SH3 , jednu doménu PX a oblast bohatou na prolin . Podjednotka p47phox se během aktivace váže na cytochrom b558. Tato podjednotka je zodpovědná za transport cytosolového komplexu (p47phox-p67phox-p40phox) na membránu během aktivace oxidázy [2] , která vyžaduje fosforylaci p47phox .

Podjednotka p67 phox se skládá z 526 aminokyselin a obsahuje dvě domény SH3 , čtyři tetratrikopeptidové oblasti a alespoň jednu oblast bohatou na prolin . p67 phox je úzce spojen s cytoskeletem a je také fosforylován během aktivace fagocytů, ale v menší míře než p47 phox . Podjednotka p67phox interaguje s Rac1/2 a s cytochromem b558 a reguluje katalytickou aktivitu komplexu.

Podjednotka p40phox se skládá z 339 aminokyselin. Tato podjednotka obsahuje jednu doménu SH3 a jednu doménu PX . p40phox je během aktivace slabě fosforylován. Funkční úloha proteinu p40phox nebyla plně stanovena, experimenty in vitro prokázaly jeho stimulační i inhibiční účinky na NADPH oxidázu [3] . Doména PX se specificky váže na fosfatidylinositol-3-fosfát , který se hromadí ve fagozomálních membránách, což přispívá k zadržení komplexu NADPH oxidázy v membráně [4] .

Sestavení enzymu také zahrnuje dva malé proteiny vázající GTP: Rac2 , který je lokalizován v klidové buňce v cytoplazmě jako dimerní komplex s Rho-GDI , a Rap1A , který je lokalizován v membránách, ze kterých může být izolován. spolu s cytochromem [5] . Výměna Rac-GDP za Rac-GTP je nezbytnou událostí pro iniciaci sestavení a aktivaci oxidázy [6] . Rac se účastní přenosu elektronů a nezávisle na p67phox reguluje přenos elektronů z NADPH do FAD [7] . Při vysokých koncentracích p67phox a Rac v bezbuněčných systémech není p47phox vyžadován k obnovení vysoké aktivity NADPH oxidázy [8] .

Během hematopoézy ve stadiu promyelocytů jsou v buňkách exprimovány p40phox , p22phox , Rac2 . Ve stádiu myelocytů a metamyelocytů buňky exprimují chybějící složky NADPH oxidázy a stávají se schopnými produkovat superoxidový radikál [9] .

Kromě NOX2 byly v buňkách nalezeny NOX1 , NOX3 , NOX4 , NOX5 , DUOX1 a DUOX2 . Liší se svou regulací, funkcí a expresí v různých buňkách.

Inhibitory

K inhibici NADPH oxidáz se používají dva hlavní inhibitory enzymů obsahujících flavin:

Viz také

Poznámky

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

Odkazy