一氧化氮合酶

一氧化氮是一种反应性自由基气体,可以充当细胞内或细胞外信使。它既可以作为一种自体有效物质、旁分泌物质或神经递质在局部起作用,同时也可以受保护的复合物或前体药的形式进行携带和递送,从而作用于远端靶标。因此,它是一种非常独特的信号分子。它由L-精氨酸通过一系列一氧化氮合酶亚型(NOS 1-3)形成。这些酶是在三个不同染色体上编码的独立基因产物。这三种亚型具有约50-60%的同源性,并且每种亚型在物种之间具有相当大的同源性(约90%)。在不同亚型上,可以发生多种共翻译和翻译后修饰,其中包括磷酸化、豆蔻酰化和棕榈酰化,并且每种修饰都可以影响它们的亚细胞定位和/或活性。该酶家族与细胞色素P450具有相当大的同源性,都具有氧化酶和还原酶结构域,并且需要复合共底物和辅因子的参与,其中包括血红素、O2、NADPH、FAD、FMN、四氢生物蝶呤以及钙调蛋白。这些酶亚型的活性形式为同型二聚体,并能够催化L-精氨酸的胍基氮氧化成一氧化氮。该反应的另一个产物是瓜氨酸。

大多数细胞类型和组织具有一种或多种NOS亚型。每种NOS亚型在各种组织和生物过程中的调节和作用是一个活跃的研究领域,通过研究可以开发出NOS亚型的选择性和特异性抑制剂。由中枢神经元或外周神经元中的NOS-1(nNOS)形成的一氧化氮可以作为神经递质起作用,特别是在NANC(非肾上腺素能和非胆碱能)神经元中。除非其形成过程已被内毒素和/或促炎细胞因子(如IL-1、干扰素-γ或TNF-α)诱导,NOS-2或诱导型NOS(iNOS)则被认为可能不存在于细胞和组织中。在有或没有过氧亚硝酸盐形成的情况下,通过该亚型形成的一氧化氮可以参与抗微生物活性、细胞毒性和/或炎症反应。内皮细胞中NOS-3(eNOS)形成的一氧化氮解释了内皮依赖性血管扩张剂对血管舒张和血小板粘附和聚集减少的影响。

这些和许多其他一氧化氮的作用是通过增加的环状GMP的形成(由于可溶性鸟苷酸环化酶活化)所介导的。因此,通过环状GMP形成的一氧化氮可以调节蛋白激酶G的活性、蛋白磷酸化以及许多其他生物过程。然而,一氧化氮的一些作用(例如其抗微生物、细胞毒性和炎症效应)不依赖于环状GMP,并且可能是由一氧化氮与过渡金属、硫醇基团和其他自由基(如超氧阴离子)的相互作用而引起的。这些复合物可能改变大分子的结构或功能。一些复合物可能充当一氧化氮储库或“前体药”的角色,其在适当的条件下可释放一氧化氮。

一氧化氮和环状GMP在细胞信号传导中的作用一直是生物学中发展最快的领域之一,自1977年描述一氧化氮的第一次生物学效应以来,已有大约70,000种出版物对其进行报道。虽然该领域呈指数级增长,但许多重要问题仍未解决。这些重要信使和信号分子的形成、功能和代谢仍有待回答。幸运的是,许多可以改变它们的形成、代谢和功能的化合物的存在,显著刺激了该领域的研究。

 

下表包含公认的调节剂和其他信息。有关其他产品的列表,请参阅以下“类似产品”部分。

 

目前公认的名称 NOS-1
(N3033)
NOS-2
(N2783)
NOS-3
(N1533)
别名 神经元型NOS
NOSI  
诱导型NOS
NOSII  
内皮型NOS
NOSIII  
人单体大小 ~160 kDa ~131 kDa ~133 kDa
组织 中枢和周围神经系统
骨骼肌
胰岛
子宫内膜
致密斑
巨噬细胞
心脏
肝脏
平滑肌
内皮
内皮 脑
上皮

辅因子 NADPH (N7505)
FMN (F1392)
FAD (F6625)
生物蝶呤(T4425)
钙调蛋白(P1431)
血红素
NADPH (N7505)
FMN (F1392)
FAD (F6625)
生物蝶呤(T4425)
钙调蛋白(P1431)
血红素
NADPH (N7505)
FMN (F1392)
FAD (F6625)
生物蝶呤(T4425)
钙调蛋白(P1431)
血红素
亚细胞定位 主要存在于细胞溶质中 细胞溶质和粒状细胞器 主要存在于带有细胞膜穴样内陷的粒状细胞器
部分功能 神经传递
肾小管肾小球相互作用
肠蠕动
抗菌
细胞毒性
炎症
感染性休克
血管松弛
血小板粘附性降低
聚合
血管生成
部分抑制剂a N-甲基-L-精氨酸(M7033)
N-硝基-L-精氨酸(N5501)
7-硝基吲唑(N7778)
1-(2-三氟甲基苯基)咪唑(T7313)
L-瓜氨酸
S-甲基-L-硫代瓜氨酸(M5171)

氨基胍(396494A7009)
S-苄基异硫脲(251038)
1-(2-三氟甲基苯基)咪唑(T7313)
L-N6-(1-氨基乙基)赖氨酸(I8021)
1400W (W4262)
N-甲-L-精氨酸(M7033)
N-硝-L-精氨酸(N5501)
N-乙基乙基-L-鸟氨酸(I134)
7-硝基吲唑(N7778)
组织表达 普遍表达 巨噬细胞
肝脏
视网膜
骨细胞
上皮细胞
血小板
胎盘
血管
肝脏
肾脏
生理功能 产生NO;表现脑和周围神经系统中神经递质的特性,神经传递,肾小管肾小球相互作用,肠运动 产生NO;介导巨噬细胞中的肿瘤杀伤活性和细菌作用,抗菌,细胞毒性,炎症,感染性休克 产生NO;介导VEGF诱导的冠状血管血管生成; 通过减少血小板活化、血管舒张、血小板粘附减少、血管生成、聚集来抑制血液凝固
疾病相关性 勃起功能障碍
动脉粥样硬化
内皮功能障碍
炎症 高血压

 

附注

a) 虽然目前有许多的抑制剂可供选择,但一些化合物只具有一些部分活性。

 

缩写

FAD:黄素腺嘌呤二核苷酸
FMN:黄素腺嘌呤单核苷酸
NADPH:β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸
1400W:N-(3-(氨基甲基)苄基)乙脒)

 

类似产品


     

 

参考文献