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一氧化氮的生物化学

一氧化氮的生物化学. 历 史. 排泄的 NO 3 － 量大于吸收的量 （1916年） 发现 LPS 刺激能增大 NO 3 － 的合成(1985) 发现 NO 3 － 来自于精氨酸（1987） NO 激活小鼠脑和肝中 sGC(1977) 提出内皮细胞舒张因子 EDRF (1980) 提出 EDRF 即是 NO 的假说(1986) 检测到体内产生 NO(1988) 发现 NO 来自精氨酸(1988). 1998年诺贝尔生理和医学奖： Robert Furchgott : 发现一氧化氮在心血管系统中的信使作用 Louis Ignarro :

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一氧化氮的生物化学

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Presentation Transcript

  1. 一氧化氮的生物化学

  2. 历史 排泄的NO3－量大于吸收的量 （1916年） 发现LPS刺激能增大NO3－的合成(1985) 发现NO3－来自于精氨酸（1987） NO激活小鼠脑和肝中sGC(1977) 提出内皮细胞舒张因子EDRF (1980) 提出EDRF即是NO的假说(1986) 检测到体内产生NO(1988) 发现NO来自精氨酸(1988)

  3. 1998年诺贝尔生理和医学奖： Robert Furchgott: 发现一氧化氮在心血管系统中的信使作用 Louis Ignarro: 发现一氧化氮在心血管系统中的信使作用 Ferid Murad: 发现一氧化氮在心血管系统中的信使作用

  4. 体内合成 NOH NH2CNHCH2CH2CHCOOH NH2CH2NHCH2CH2CHCOOH +NO NH2 NH2 L-Arginine L-Citrulline L-精氨酸 胍氨酸 NOS

  5. NOS • Nitric Oxide Synthase • iNOS (inducible nitric oxide synthase) (found in macrophages, hepatocytes, vascular smooth muscle cells, fibroblasts and epithelial cells) • nNOS (neuronal nitric oxide synthase) (mostly in neuronal tissues) • eNOS (endothelial nitric oxide synthase) (endothelial cells)

  6. NO合成机制 两步机制 第一步：L-Arg氧化生成NOHArg、NOS血红素结合体需接受2个电子以激活氧气；此反应可能由[FeO]3+开始进行。通过L-Arg胍基N-H的氢抽提反应而形成胍阴离子自由基，然后胍阴离子自由基与[FeO] 2+结合，形成NOHArg及血红素。 • 第二步：NOHArg转变成NO，L-Cit。此反应需1个电子从NOHArg中传递至血红素。

  7. NO的生物功能 • 松弛平滑肌 • 抑制血小板聚集及粘附，抗血栓形成 • 杀死或抑制病原体 • 抑制肿瘤生长 • 神经信号传导

  8. Nitroso-Fe/heme proteins DNA deamination DNA NO Nitroso-Fe/non-heme proteins RSH “nitrosylation” nitrosothiol Fe proteins NO2 N2O3 O2 Zn proteins NO interaction with Zn finger proteins, p53 NO R-tyr O2-. nitrotyrosine Tyrosyl radicals ONOO- HOONO Low MW compounds Nitrotyrosine Long-lived NO donors DNA oxidation DNA nitration strand breaks Lipid peroxidation lipid nitration Termination of lipid peroxidation Direct effect Low [NO] Indirect effect High [NO]

  9. 环磷酸鸟苷途径 作用机制 NO sGC GTP cGMP PK 非环磷酸鸟苷途径 Direct effect on proteins

  10. NO研究方法 • 利用外源性含NO物质作为NO的来源模拟NO对分子、细胞、组织器官和机体的作用。 • 利用NO清除剂研究NO被清除时的影响 • 利用NOS诱导剂或阻断剂来改变NOS的活性以观察NO生成变化的后果 • 利用免疫化学法检测NOS和NT • 利用gene knockout技术 • 直接测定NO

  11. 外源性NO产生的办法 1) Cu + HNO3 Cu(NO3)2+H2O + NO 2) GSNO 由等摩尔的GSH、NaNO2和HCl混合反应而成 3) Sodium nitropruside (SNP，硝普钠) 4) SIN-1

  12. NO对蛋白质的修饰 • S-nitrosylation • Tyrosine nitration

  13. S-nitrosylation 作用于蛋白质半胱氨酸残基 R-SH + NO RSNO + H+ 影响一些酶的活性 （NMDA受体，caspase-3, GAPDH等）

  14. Tyrosine nitration 一、途径 ONOO- H2O2+Cl-+NO2- H2O2+peroxidase+ NO2- H2O2+heme-protein+NO2- H2O2+hemin + NO2- H2O2＋N3-+Catalase

  15. 二、可发生硝基化的蛋白质 in vitro：几乎所有含酪氨酸的蛋白质在硝化剂作用下都会被硝化。 in vivo：体内蛋白质的硝基化是有选择性的。蛋白印迹法发现，仅有几种蛋白质可以在体内被硝基化。

  16. 三、酪氨酸硝基化对蛋白质功能的影响 主要有： 降低和抑制酶活性 打乱蛋白质中的有序排列 影响细胞内信号转导通路、抑制激酶信号等。

  17. 四、硝基化酪氨酸去硝基化的可能性 ? Heme RSH

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