Interested Article - НАДФH-оксидаза

НАДФH-оксидаза , или NADPH -оксидаза ( NOX ) — клеточный мембрано-связанный мультимолекулярный ферментный комплекс, локализующийся на плазматической мембране и в некоторых органеллах . Особенно обогащены этим ферментом фагоцитарные клетки, такие как макрофаги . Эти оксидазы участвуют в клеточной противомикробной защитной системе, а также в клеточной пролиферации, дифференцировке и регуляции экспрессии генов. Существует целая группа НАДФH-оксидаз, которые различаются по составу субъединиц, клеточной специфичности, регуляции и другим параметрам.

Реакция

Реакция, катализируемая НАДФH-оксидазой, заключается в окислении НАДФ•H до НАДФ ⁺ внутри клетки с переносом электронов на другую сторону клеточной мембраны и образованию на наружной стороне клетки супероксидного радикала из кислорода среды.

НАДФ•H (внутриклеточный) + 2 O ₂ (внеклеточный) → НАДФ ⁺ (внутриклеточный) + H ⁺ (внутриклеточный) + 2 O ₂ ^•- (внеклеточный)

Классификация

**Основные типы НАДФH-оксидаз млекопитающих**
Тип НАДФH-оксидазы	Регуляторные белки и субъединицы	Механизм активации	Экспрессия в клетках (в лёгких)
(NOH-1, MOX1)	p22phox , NOXO1, NOXA1, Rac1	?
NOX2 ( gp91phox )	p22phox , p47phox (NOXO2), p67phox (NOXA2), p40phox, Rac1 / Rac2	Ca ²⁺ , фосфорилирование	миелоидные клетки ( макрофаги , дендритные клетки ), , гладкомышечные клетки , фибробласты
NOX3	p22phox , NOXO1	?	эпителий вестибулярного аппарата
NOX4 (RENOX)	p22phox	Конститутивно активная	эндотелиальные клетки, гладкомышечные клетки, фибробласты
DUOX1 (Thox1, LNOX1)	DUOXA1	Ca ²⁺ , фосфорилирование	эпителиальные клетки, лимфоциты (?)
DUOX2 (Thox2, LNOX2)	DUOXA2	Ca ²⁺ , фосфорилирование	эпителиальные клетки

Строение и функции

НАДФH-оксидаза — это мультикомпонентный ферментный комплекс. Типичный и наиболее исследованный представитель NOX2 состоит из двух мембранных субъединиц gp91phox (α-субъединица, продукт гена CYBA ) и p22phox (β-субъединица), трёх цитозольных компонентов p40phox , p47phox , p67phox и низкомолекулярного G-белка Rac1 (моноциты) или Rac2 (гранулоциты) . Распределение двух групп компонентов в субклеточных компартментах гарантирует неактивное состояние фермента в покоящейся клетке. Центральным компонентом НАДФH оксидазы является комплекс gp91phox и p22phox , или флавоцитохром b558 (по длине волны поглощения цитохрома), или флавоцитохром b-245, (по нормальному восстановительному потенциалу гемма −245 мВ при рН 7.0). Он расположен в плазматической мембране и в мембране специфических гранул, также может встраиваться в клеточную стенку вакуолей фагоцитов, где формирует канал для электронов, закачиваемых НАДФH-оксидазой из цитозоля в вакуоль.

Цитоплазматическая субъединица р47phox состоит из 390 аминокислотных остатков. С-концевой участок последовательности богат серином и аргинином . Аминокислотная последовательность р47phox также содержит два участка с SH3 -доменами, один РХ домен и участок, богатый пролином . Субъединица р47phox связывается с цитохромом b558 во время активации. Эта субъединица отвечает за транспортировку цитозольного комплекса (р47 phox-р67phox-р40 phox) к мембране, во время активации оксидазы , что требует фосфорилирования р47phox .

Субъединица р67 phox состоит из 526 аминокислот и содержит два SH3 домена, четыре тетратрикопептидных участка и, как минимум, один участок, богатый пролином . р67 phox тесно связана с цитоскелетом и также фосфорилируется во время активации фагоцитов, но в меньшей степени, чем р47 phox . Субъединица р67phox взаимодействует с Rac1/2 и с цитохромом b558, и регулирует каталитическую активность комплекса.

Субъединица р40phox состоит из 339 аминокислот. Эта субъединица содержит один SH3 домен и один РХ домен. р40phox слабо фосфорилируется во время активации. Функциональная роль белка p40phox до конца не определена, в экспериментах in vitro было показано как его стимулирующее, так и ингибирующее действие на НАДФH оксидазу . РХ -домен специфично связывается с , который накапливается в фагосомальных мембранах, что способствует удержанию НАДФH оксидазного комплекса в мембране .

В сборке фермента также участвуют два малых ГТФ-связывающих белка: Rac2 , локализованный в покоящейся клетке в цитоплазме в виде димерного комплекса с Rho-GDI , и Rap1A , локализованный в мембранах, из которых он может быть выделен вместе с цитохромом . Обмен Rac-GDP на Rac-GTP является необходимым событием для инициации сборки и активации оксидазы . Rac участвует в переносе электрона, и независимо от p67phox регулирует перенос электрона от НАДФH к ФАД . При высоких концентрациях p67phox и Rac в бесклеточных системах для восстановления высокой активности НАДФH оксидазы не требуется p47phox .

Во время гемопоэза на стадии промиелоцита в клетках экспрессируются р40phox , p22phox , Rac2 . На стадиях миелоцита и метамиелоцита клетки экспрессируют недостающие компоненты НАДФH-оксидазы и становятся способными продукцировать супероксидный радикал .

Кроме NOX2 в клетках обнаружены NOX1 , NOX3 , NOX4 , NOX5 , DUOX1 и DUOX2 . Они отличаются своей регуляцией, функциями и экспрессией в различных клетках.

Ингибиторы

Для ингибирования НАДФH-оксидаз используются два основных ингибитора флавин-содержащих ферментов:

См. также

Примечания

[Babior, 1999; Babior, 2004; El-Banna et al., 2005; Geiszt, 2006]
[Quinn et al., 1993; El-Benna et al., 1994]
[Wientjes, 1995; El-Benna et al., 2005]
[Groemping, Rittinger, 2005]
[Werner, 2004; Wilkinson, Landreth, 2006]
[Babior et al., 2002; Werner, 2004; Wilkinson, Landreth, 2006]
[Diebold et al., 2001]
[Freeman et al., 1996]
[Hua et al., 2000]

Ссылки

van der Vliet A. NADPH oxidases in lung biology and pathology: host defense enzymes, and more (англ.) // (англ.) ( : journal. — 2008. — March ( vol. 44 , no. 6 ). — P. 938—955 . — doi : . — . — PMC .

[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, Landreth, 2006]

[6] [Babior et al., 2002; Werner, 2004; Wilkinson, Landreth, 2006]

[7] [Diebold et al., 2001]

[8] [Freeman et al., 1996]

[9] [Hua et al., 2000]