НАДФH-оксидаза

Поделись знанием:
(перенаправлено с «NADPH-оксидазы»)
Перейти к: навигация, поиск

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 O2 (внеклеточный) → НАДФ+ (внутриклеточный) + H+ (внутриклеточный) + 2 O2•- (внеклеточный)

Классификация

Основные типы НАДФH-оксидаз млекопитающих
Тип НАДФH-оксидазы Регуляторные белки и субъединицы Механизм активации Экспрессия в клетках (в лёгких)
NOX1 (NOH-1, MOX1) p22phox, NOXO1, NOXA1, Rac1  ? эпителиальные клетки
NOX2 (gp91phox) p22phox, p47phox (NOXO2), p67phox (NOXA2), p40phox, Rac1/Rac2 Ca2+, фосфорилирование миелоидные клетки (макрофаги, дендритные клетки), эндотелиальные клетки, гладкомышечные клетки, фибробласты
NOX3 p22phox, NOXO1  ? эпителий вестибулярного аппарата
NOX4 (RENOX) p22phox Конститутивно активная эндотелиальные клетки, гладкомышечные клетки, фибробласты
DUOX1 (Thox1, LNOX1) DUOXA1 Ca2+, фосфорилирование эпителиальные клетки, лимфоциты (?)
DUOX2 (Thox2, LNOX2) DUOXA2 Ca2+, 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) [1]. 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 [2], 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 [3]. РХ-домен специфично связывается с фосфатидилинозит-3-фосфатом, который накапливается в фагосомальных мембранах, что способствует удержанию НАДФH оксидазного комплекса в мембране [4].

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 [5]. Обмен Rac-GDP на Rac-GTP является необходимым событием для инициации сборки и активации оксидазы [6]. Rac участвует в переносе электрона, и независимо от p67phox регулирует перенос электрона от НАДФH к ФАД [7]. При высоких концентрациях p67phox и Rac в бесклеточных системах для восстановления высокой активности НАДФH оксидазы не требуется p47phox [8].

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 [9].

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

Ингибиторы

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

См. также

Напишите отзыв о статье "НАДФH-оксидаза"

Примечания

  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]

Ссылки

  • van der Vliet A (March 2008). «NADPH oxidases in lung biology and pathology: host defense enzymes, and more». Free Radic. Biol. Med. 44 (6): 938–55. DOI:10.1016/j.freeradbiomed.2007.11.016. PMID 18164271.
  • [bl.ibp.ru/index.php?module=subjects&func=viewpage&pageid=124 Незримое одеяние голых тварей. Ю. А. Лабас, А. В. Гордеева, Л. Г. Наглер (Природа. стр.3-10, № 12, 2006 г.)]

Отрывок, характеризующий НАДФH-оксидаза

Кутузов испуганно открытыми глазами посмотрел на князя Андрея, потом снял фуражку и перекрестился: «Царство ему небесное! Да будет воля божия над всеми нами!Он тяжело, всей грудью вздохнул и помолчал. „Я его любил и уважал и сочувствую тебе всей душой“. Он обнял князя Андрея, прижал его к своей жирной груди и долго не отпускал от себя. Когда он отпустил его, князь Андрей увидал, что расплывшие губы Кутузова дрожали и на глазах были слезы. Он вздохнул и взялся обеими руками за лавку, чтобы встать.
– Пойдем, пойдем ко мне, поговорим, – сказал он; но в это время Денисов, так же мало робевший перед начальством, как и перед неприятелем, несмотря на то, что адъютанты у крыльца сердитым шепотом останавливали его, смело, стуча шпорами по ступенькам, вошел на крыльцо. Кутузов, оставив руки упертыми на лавку, недовольно смотрел на Денисова. Денисов, назвав себя, объявил, что имеет сообщить его светлости дело большой важности для блага отечества. Кутузов усталым взглядом стал смотреть на Денисова и досадливым жестом, приняв руки и сложив их на животе, повторил: «Для блага отечества? Ну что такое? Говори». Денисов покраснел, как девушка (так странно было видеть краску на этом усатом, старом и пьяном лице), и смело начал излагать свой план разрезания операционной линии неприятеля между Смоленском и Вязьмой. Денисов жил в этих краях и знал хорошо местность. План его казался несомненно хорошим, в особенности по той силе убеждения, которая была в его словах. Кутузов смотрел себе на ноги и изредка оглядывался на двор соседней избы, как будто он ждал чего то неприятного оттуда. Из избы, на которую он смотрел, действительно во время речи Денисова показался генерал с портфелем под мышкой.
– Что? – в середине изложения Денисова проговорил Кутузов. – Уже готовы?
– Готов, ваша светлость, – сказал генерал. Кутузов покачал головой, как бы говоря: «Как это все успеть одному человеку», и продолжал слушать Денисова.
– Даю честное благородное слово гусского офицег'а, – говорил Денисов, – что я г'азог'ву сообщения Наполеона.
– Тебе Кирилл Андреевич Денисов, обер интендант, как приходится? – перебил его Кутузов.
– Дядя г'одной, ваша светлость.
– О! приятели были, – весело сказал Кутузов. – Хорошо, хорошо, голубчик, оставайся тут при штабе, завтра поговорим. – Кивнув головой Денисову, он отвернулся и протянул руку к бумагам, которые принес ему Коновницын.
– Не угодно ли вашей светлости пожаловать в комнаты, – недовольным голосом сказал дежурный генерал, – необходимо рассмотреть планы и подписать некоторые бумаги. – Вышедший из двери адъютант доложил, что в квартире все было готово. Но Кутузову, видимо, хотелось войти в комнаты уже свободным. Он поморщился…
– Нет, вели подать, голубчик, сюда столик, я тут посмотрю, – сказал он. – Ты не уходи, – прибавил он, обращаясь к князю Андрею. Князь Андрей остался на крыльце, слушая дежурного генерала.
Во время доклада за входной дверью князь Андрей слышал женское шептанье и хрустение женского шелкового платья. Несколько раз, взглянув по тому направлению, он замечал за дверью, в розовом платье и лиловом шелковом платке на голове, полную, румяную и красивую женщину с блюдом, которая, очевидно, ожидала входа влавввквмандующего. Адъютант Кутузова шепотом объяснил князю Андрею, что это была хозяйка дома, попадья, которая намеревалась подать хлеб соль его светлости. Муж ее встретил светлейшего с крестом в церкви, она дома… «Очень хорошенькая», – прибавил адъютант с улыбкой. Кутузов оглянулся на эти слова. Кутузов слушал доклад дежурного генерала (главным предметом которого была критика позиции при Цареве Займище) так же, как он слушал Денисова, так же, как он слушал семь лет тому назад прения Аустерлицкого военного совета. Он, очевидно, слушал только оттого, что у него были уши, которые, несмотря на то, что в одном из них был морской канат, не могли не слышать; но очевидно было, что ничто из того, что мог сказать ему дежурный генерал, не могло не только удивить или заинтересовать его, но что он знал вперед все, что ему скажут, и слушал все это только потому, что надо прослушать, как надо прослушать поющийся молебен. Все, что говорил Денисов, было дельно и умно. То, что говорил дежурный генерал, было еще дельнее и умнее, но очевидно было, что Кутузов презирал и знание и ум и знал что то другое, что должно было решить дело, – что то другое, независимое от ума и знания. Князь Андрей внимательно следил за выражением лица главнокомандующего, и единственное выражение, которое он мог заметить в нем, было выражение скуки, любопытства к тому, что такое означал женский шепот за дверью, и желание соблюсти приличие. Очевидно было, что Кутузов презирал ум, и знание, и даже патриотическое чувство, которое выказывал Денисов, но презирал не умом, не чувством, не знанием (потому что он и не старался выказывать их), а он презирал их чем то другим. Он презирал их своей старостью, своею опытностью жизни. Одно распоряжение, которое от себя в этот доклад сделал Кутузов, откосилось до мародерства русских войск. Дежурный редерал в конце доклада представил светлейшему к подписи бумагу о взысканий с армейских начальников по прошению помещика за скошенный зеленый овес.
Кутузов зачмокал губами и закачал головой, выслушав это дело.
– В печку… в огонь! И раз навсегда тебе говорю, голубчик, – сказал он, – все эти дела в огонь. Пуская косят хлеба и жгут дрова на здоровье. Я этого не приказываю и не позволяю, но и взыскивать не могу. Без этого нельзя. Дрова рубят – щепки летят. – Он взглянул еще раз на бумагу. – О, аккуратность немецкая! – проговорил он, качая головой.


– Ну, теперь все, – сказал Кутузов, подписывая последнюю бумагу, и, тяжело поднявшись и расправляя складки своей белой пухлой шеи, с повеселевшим лицом направился к двери.