Typpioksidisyntaasi

Typpioksidisyntaasi eli NOS on entsyymi, joka katalysoi typpioksidin muodostumista arginiinista. Typpioksidin lisäksi reaktiossa muodostuu sitrulliinia. Typpioksidi on tärkeä aine soluissa signaalienvälitysprosesseissa, minkä vuoksi myös typpioksidisyntaasilla on suuri merkitys tässä tehtävässä. Lisäksi entsyymillä on osuus tulehdusreaktioissa. Typpioksidisyntaasin EC-numero on EC 1.14.13.39 ja entsyymiä esiintyy sekä eukaryootti- että bakteerisoluissa.

Rakenne ja toiminta
Typpioksidisyntaasi on suurikokoinen proteiini ja molekyylimassaltaan noin 130–150 kDa. Ihmisellä esiintyy kolme typpioksidisyntaasin isoentsyymiä, jotka ovat neuronaalinen typpioksidisyntaasi (nNOS), joka esiintyy aivoissa ja hermosoluissa, endoteelisoluissa esiintyvä endoteelinen typpioksidisyntaasi (eNOS) ja ihmisen elimistön puolustusreaktioissa bakteereita vastaan, haavan parantumisessa ja tulehduksissa esiintyvä indusoituva typpioksidisyntaasi (iNOS). Indusoituvaa typpioksidisyntaasia esiintyy useissa soluissa kuten hepatosyyteissä, makrofageissa, monosyyteissä ja neutrofiileissä. Näistä nNOS ja iNOS ovat rakenteeltaan dimeerejä, jotka koostuvat reduktaasi- ja oksidaasialayksiköistä, joita yhdistää kalmoduliiniin sitoutuva yksikkö, Kun kalmoduliini sioutuu proteiiniin, muuttuu entsyymin rakenne siten, että hapetus-pelkistysreaktiohin osallistuvat alayksiköt tulevat lähemmäksi toisiaan. Endoteelinen typpioksidisyntetaasi on sitoutunut solukalvoon myristoylaation seurauksena.

Typpioksidisyntaasin kaikki isoentsyymimuodot ovat sikäli poikkeuksellisia entsyymejä, että ne tarvitsevat peräti viisi koentsyymiä, kalmoduliinin, NADPH-molekyylin, FAD-molekyylin, FMN-molekyylin, hemiryhmän ja tetrahydrobiopteriinin. Kalmoduliini osallistuu entsyymin toiminann säätelyyn ja NADPH, FAD, FMN ja hemiryhmä osallistuvat elektroninsiirtoreaktioihin. Lisäksi typpioksidisyntaasin nNOS- ja eNOS-isoentsyymit tarvitsevat toimiakseen kalsiumioneja, jotka sitoutuvat kalmoduliiniin.

Typpioksidisyntaasin katalysoiman reaktion ensimmäisessä vaiheessa elektronit siirtyvät NADPH:lta arginiinille, josta muodostuu N-ω-hydroksiarginiinia. Tämä yhdiste hapettuu edelleen NADPH:n avulla hapen läsnä ollessa sitrulliiniksi ja samalla vapautuu typpioksidia. Reaktion sivutuotteena voi muodostua superoksideita. 

Typpioksidisyntaasia inhiboivat arginiinia rakenteellisesti muistuttavat yhdisteet kuten agmatiini, kanavaniini ja metyyliarginiini. Lisäksi entsyymiä iniboivat kalmoduliinin antagonistit. Entsyymin inhibiittoreita on tutkittu aivojen iskemian ehkäisyssä ja metyyliarginiinia on tutkittu verenmyrkytysten hoitoon, mutta tutkimukset keskeytettiin kolmanteen faasiin.

Lähteet

Oksidoreduktaasit