NADPH oksidaz

NADPH oksidaz (nikotinamid adenin dinükleotid fosfat oksidaz) hücre dışı boşluğa bakan zara bağlı bir enzim kompleksidir. Plazma zarında ve ayrıca nötrofil beyaz kan hücreleri tarafından mikroorganizmaları yutmak için kullanılan fagozomların zarlarında bulunabilir. Kompleksin katalitik bileşeninin insan izoformları arasında NOX1, NOX2, NOX3, NOX4, NOX5, DUOX1 ve DUOX2 bulunur.
Reaksiyon
NADPH oksidaz, bir elektronu NADPH'den oksijene aktararak süperoksit serbest radikal üretimini katalize eder. Bu işlem sırasında O2 hücre dışı boşluktan hücre iç kısmına taşınır ve H+ dışa bırakılır.
NADPH + 2O2 ↔ NADP+ + 2O2- + H+
Biyolojik fonksiyon
NADPH oksidaz kompleksi normal koşullar altında hareketsizdir, ancak solunum patlaması sırasında zarlarda birleşmek için aktive edilir. Aktive edilmiş NADPH oksidaz, hayvanların bağışıklık tepkisinde ve bitki sinyallemesinde rol alan süperoksiti üretir.
Süperoksit bakteri ve mantarları yutmuş fagozomlarda veya hücre dışında üretilebilir. Süperoksit, bakteri ve mantarları henüz tam olarak anlaşılmayan mekanizmalarla öldürür. Pek çok patojenin öldürücülüğü, süperoksit dismutaz (SOD) genleri silindiğinde önemli ölçüde azaldığından, süperoksitin bakterileri doğrudan öldürdüğü varsayılmaktadır. Bununla birlikte, süperoksit, hipokloröz asit (ağartıcıdaki reaktif madde) gibi diğer reaktif oksijen türlerinin (ROS) oluşmasına sebep olan hidrojen peroksiti de oluşturabilir. Ayrıca, kritik metabolik enzimleri inaktive edebilir, lipid peroksidasyonunu başlatabilir, demir-sülfür kümelerine zarar verebilir ve redoks-aktif demiri serbest bırakabilir, bu da hidroksil radikali gibi gelişigüzel oksidanların oluşumuna izin verir.
Aktivitesinin düzenlenmesi
NADPH oksidaz aktivitesinin dikkatli bir şekilde düzenlenmesi, vücutta sağlıklı bir ROS seviyesini korumak için çok önemlidir. Enzim, dinlenen hücrelerde uyku halindedir, ancak bakteri ürünleri ve sitokinler dahil olmak üzere çeşitli uyaranlarla hızla aktive olur. Vasküler NADPH oksidazları, vasküler yeniden şekillenme ve hastalıkta önemli oyuncular olduğu bilinen çeşitli hormonlar ve faktörler tarafından düzenlenir. Bunlar trombin, trombositten türetilmiş büyüme faktörü (platelet-derived growth factor-PDGF), tümör nekroz faktörü (TNFa), laktosilseramid, interlökin-1 ve oksitlenmiş LDL'yi içerir. Aynı zamanda agonistler ve araşidonik asit tarafından da uyarılır.
Türleri
Hayvanlarda, NADPH oksidaz iki tipte bulunur: biri beyaz kan hücrelerinde (nötrofilik) ve diğeri vasküler hücrelerde, biyokimyasal yapı ve fonksiyonlarda farklılık gösterir. Nötrofilik NADPH oksidaz, neredeyse anında süperoksit üretirken, vasküler enzim dakikalar ila saatler arasında süperoksit üretir. Dahası, beyaz kan hücrelerinde süperoksidin elektronları zar boyunca hücre dışı oksijene transfer ettiği, vasküler hücrelerde ise radikal anyonun esas olarak hücre içinde salındığı görülmüştür.
Yapısı
Membrana bağlı vasküler enzim beş bölümden oluşur: iki sitosolik alt birim (p47phox ve p67phox), gp91phox, p22phox ve küçük bir G proteini Rac'dan oluşan bir sitokrom b558. Vasküler NADPH'de süperoksit üretimi, elektron vericisi olarak indirgenmiş NADPH kullanılarak gp91phox alt birimi yoluyla oksijenin bir elektron ile indirgemesiyle gerçekleşir. Küçük G proteini, GDP'ye bağlı (inaktif) ve GTP'ye bağlı (aktif) formlar arasında geçiş yaparak oksidazın aktivasyonunda önemli bir rol oynar.
Nötrofilik tip
Nötrofillerde bulunan izoform, altı alt birimden oluşur. Bu alt birimler şunlardır:
Bir Rho GTPase: genellikle Rac1 veya Rac2 (Rac: Rho-ilişkili C3 botulinum toksin substratı anlamına gelir)
Beş fagositik oksidaz alt birimi:
gp91phox (NOX2)
p22phox (CYBA)
p40phox (NCF4)
p47phox (NCF1)
p67phox (NCF2)
Vasküler tip
NOX2 alt biriminin paraloglarını kullanan kompleksin birkaç vasküler izoformu vardır:
NOX1
NOX3
NOX4
NOX5
Tiroid tipi
Tiroidde NOX2 alt biriminin iki paralogu daha vardır:
DUOX1
DUOX2