S-Nitrozylacja

W biochemii S-nitrozylacja to kowalencyjne przyłączenie grupy tlenku azotu ( -NO ) do tiolu cysteiny w białku w celu utworzenia S -nitrozotiolu (SNO). S-nitrozylacja pełni różnorodne funkcje regulacyjne w bakteriach , drożdżach i roślinach oraz we wszystkich komórkach ssaków . W ten sposób działa jako podstawowy mechanizm sygnalizacji komórkowej w całej filogenezie i odpowiada za dużą część BEZ bioaktywności .

S-nitrozylacja jest precyzyjnie ukierunkowana, odwracalna, ograniczona czasoprzestrzennie i niezbędna dla szerokiego zakresu odpowiedzi komórkowych, w tym prototypowego przykładu autoregulacji przepływu krwi za pośrednictwem czerwonych krwinek , która jest niezbędna do życia kręgowców . Chociaż pierwotnie sądzono, że in vivo obejmuje wiele szlaków chemicznych , gromadzące się dowody sugerują, że S-nitrozylacja zależy od aktywności enzymatycznej , obejmującej trzy klasy enzymów (S-nitrozylazy), które działają wspólnie w celu sprzęgania NO z białkami, rysując analogię do ubikwitynylacji . S -Nitrozylacja została po raz pierwszy opisana przez Stamlera i in. i zaproponowany jako ogólny mechanizm kontroli funkcji białek, w tym przykłady zarówno aktywnej, jak i allosterycznej regulacji białek przez endogenne i egzogenne źródła NO. Równocześnie opisano również chemiczne mechanizmy S-nitrozylacji w systemach biologicznych oparte na redoks . Ważne przykłady białek, których aktywność, jak później wykazano, jest regulowana przez S-nitrozylację, obejmują receptor glutaminianu typu NMDA w mózgu. Nieprawidłowa S-nitrozylacja po stymulacji receptora NMDA mogłaby służyć jako prototypowy przykład udziału S-nitrozylacji w chorobie. S-nitrozylacja podobnie przyczynia się do fizjologii i dysfunkcji mięśnia sercowego, dróg oddechowych i mięśni szkieletowych oraz układu odpornościowego, odzwierciedlając szeroko zakrojone funkcje w komórkach i tkankach. Szacuje się, że około 70% proteomu podlega S-nitrozylacji i większość tych miejsc jest zachowana. W ten sposób ustalono, że S-nitrozylacja jest wszechobecna w biologii, ponieważ wykazano, że występuje we wszystkich królestwach filogenetycznych i został opisany jako prototypowy mechanizm sygnalizacyjny oparty na redoks, który, jak przypuszcza się, wyewoluował na pierwotnej Ziemi.

Odwrotnością S -nitrozylacji jest denitrozylacja, zasadniczo proces kontrolowany enzymatycznie. Do tej pory opisano wiele enzymów, które dzielą się na dwie główne klasy pośredniczące odpowiednio w denitrozylacji białka i SNO o niskiej masie cząsteczkowej. Reduktaza S -nitrozoglutationu (GSNOR) jest przykładem klasy o niskiej masie cząsteczkowej; przyspiesza rozkład S -nitrozoglutationu (GSNO) i białek SNO w równowadze z GSNO. Enzym jest wysoce konserwowany od bakterii do ludzi. Tioredoksyna Białka związane z (Trx), w tym Trx1 i 2 u ssaków, katalizują bezpośrednią denitrozylację S-nitrozoprotein (oprócz ich roli w transnitrozylacji). Nieprawidłowa S-nitrozylacja (i denitrozylacja) jest powiązana z wieloma chorobami, w tym chorobami serca, rakiem i astmą, jak również zaburzeniami neurologicznymi, w tym udarem, przewlekłymi chorobami zwyrodnieniowymi (np. choroba Parkinsona i choroba Alzheimera) oraz stwardnieniem zanikowym bocznym (ALS).