НАДФН-оксидаза

НАДФН-оксидаза (англ. NADPH oxidase)  — це електронтранспортна трансмембранна молекулярна машина, яка каталізує перенесення електронів з НАДФ•H, що окиснюється, на молекулу кисню, яка одноелектронно відновлюється до супероксид-аніону[1]:

NADPH + 2O2 ↔ NADP+ + 2O2 + H+

НАДФН-оксидази тварин

Будова, локалізація та функції НАДФН-оксидаз тварин

На сьогодні відомо 7 тваринних ізоформ (гомологів) β-субодиниці Nox2-вмісної НАДФН-оксидази, а саме:

Таким чином в тварин виділяють 7 самостійно функціонуючих молекулярних машин, які здійснюють одноелектронне відновлення молекули кисню в супероксид-аніон з використанням НАДФ•H як донора електронів. З яких Nox1, Nox2, Nox3 та Nox4 є субодиницями Nox1-, Nox2-, Nox3-, Nox4-вмісних НАДФН-оксидазних комплексів, а Nox5, Duox1 та Duox2 здатні самостійно функціонувати. Кожна з молекулярних машин характеризується будовою, локалізацією та функціями відмінними від інших.

Будова, локалізація та функції Nox1-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу

До складу активного Nox1-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу входять такі субодиниці:

  • Nox1 — основна каталітична субодиниця Nox1-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу;
  • p22phox (англ. protein of 22 kDa, phagocyte oxidase) — додаткова каталітична субодиниця Nox2-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу, що міститься також в Nox1-вмісному НАДФН-оксидазному комплексі;
  • NoxA1 (англ. NOX activator 1) — активаційна регуляторна субодиниця Nox1-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу;
  • NoxO1 (англ. NOX organizer 1) — організаційна регуляторна субодиниця Nox1-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу.

До складу активного Nox1-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу також входить малий G-білок Rac1 (англ. Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1).

Клітинна локалізація: плазмалема.

Тканинна локалізація: клітини гладенької мускулатури кровоносних судин, ендотеліоцити, остеокласти, нейрони, гліальні клітини, епітеліоцити кишечника, фібробласти.

Функції: регуляція росту та міграції клітин гладенької мускулатури, інактивація внутрішньоклітинних фосфатаз та регуляція активності кіназних сигнальних каскадів, білків клітинного циклу та декількох факторів транскрипції.

Будова, тканинна локалізація та функції Nox2-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу

Активний Nox2-вмісний НАДФН-оксидазний комплекс складається з таких білкових компонентів:

  • gp91phox — основна трансмембранна каталітична субодиниця Nox2-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу;
  • p22phox — додаткова каталітична субодиниця Nox2-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу;
  • p47phox (англ. protein of 47 kDa, phagocyte oxidase) — організаційна регуляторна субодиниця Nox2-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу;
  • p40phox (англ. protein of 40 kDa, phagocyte oxidase) — структурна субодиниця Nox2-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу;
  • p67phox (англ. protein of 67 kDa, phagocyte oxidase) — активаційна регуляторна субодиниця Nox2-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу;
  • Rac1малий G-білок.

Субодиниці gp91phox (β-субодиниця) та p22phox (α-субодиниця) локалізовані в мембрані і утворюють гетеродимерний флавогемопротеїн, відомий як цитохром b558. Встановлено, що цей флавогемопротеїн містить всі редокс-компоненти комплексу, що необхідні для трансмембранного перенесення електронів на молекулу кисню і її одноелектронного відновлення до супероксид-аніону.

В третинній структурі β-субодиниці Nox2-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу виділяють шість трансмембранних доменів та C- і N-кінці. В внутрішньоклітинній C-кінцевій частині субодиниці розташована ділянка зв'язування НАДФ•H, а також її простетична група ФАД. Між третім і п'ятим трансмембранними доменами gp91phox знаходяться два геми.

Трансмембранне перенесення електрону через gp91phox відбувається в напрямку:

НАДФ•HФАДгем 1,2O2.

В третинній структурі α-субодиниці Nox2-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу виділяють два трансмембранних домени та C- і N-кінці. Під час збирання активного комплексу, асоційована з gp91phox, α-субодиниця специфічно зв'язуються з p47phox.

У неактивному стані цитоплазматичні складові НАДФН-оксидазної молекулярної машини утворюють комплекс, в якому в Nox2-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу субодиниця p47phox слугує організатором комплексу, а p67phox – активатором. Субодиниці p47phox та p40phox містять PX-домени, що зв'язують переважно PIP3, але можуть взаємодіяти і з фосфатидилсерином, і з деякими іншими ліпідами. Субодиниця p40phox додатково стабілізує активний комплекс, заякорюючи його на мембрані за рахунок зв'язування з PIP3.

Активована (ГТФ-зв'язана) форма малого G-білка Rac1 взаємодіє з N-кінцевою ділянкою субодиниці p67phox та є тригером для активації НАДФН-оксидазної молекулярної машини.

Будова, тканинна локалізація та функції Nox3-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу

Складовими частинами активного Nox3-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу є:

  • Nox3
  • p22phox;
  • NoxA1;
  • NoxO1;
  • Rac (Ras-related C3 botulinum toxin substrate).

Nox3-вмісний НАДФН-оксидазний комплекс виявлений тільки в клітинах ембріональних тканин, причому майже виключно в тканинах внутрішнього вуха.

Будова, тканинна локалізація та функції Nox4-вмісного НАДФН-оксидазного комплексу

Активний Nox4-вмісний НАДФН-оксидазний комплекс утворений такими субодиницями:

  • Nox4
  • p22phox.

Nox4-вмісний НАДФН-оксидазний комплекс локалізований на цитоплазматичній стороні мембрани ЕПР, а також в ядрі в клітинах багатьох тканин, в тому числі гладком'язових, ендотеліальних клітинах, остеокластах, нейронах і фібробластах. Найбільша їх кількість в клітинах ниркових канальців.

Цей комплекс бере участь в старінні клітин, апоптозі і виживанні клітин, їх диференціюванні і міграції.

Література

Підручники

  • Ярилин А.А. (1999). Основы иммунологии: Учебник. Москва: Медицина. с. 134–137. ISBN 5-225-02755-5.

Періодичні видання

Примітки

  1. Ткачук В. А. и др. Пероксид водорода как новый вторичный посредник //Биологические мембраны. – 2012. – Т. 29. – №. 1-2. – С. 21-37.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.