S-nitrosylering

Inom biokemi är S-nitrosylering den kovalenta bindningen av en kväveoxidgrupp ( −NO ) till en cysteintiol i ett protein för att bilda en S -nitrosothiol (SNO). S-nitrosylering har olika reglerande roller i bakterier , jäst och växter och i alla däggdjursceller . Det fungerar således som en grundläggande mekanism för cellulär signalering över fylogeni och står för den stora delen av NO bioaktivitet .

S-nitrosylering är exakt riktad, reversibel, spatiotemporalt begränsad och nödvändig för ett brett spektrum av cellulära svar, inklusive det prototypiska exemplet på röda blodkroppsmedierad autoreglering av blodflödet som är avgörande för ryggradsdjurens liv. Även om det ursprungligen troddes involvera flera kemiska vägar in vivo , tyder ackumulerande bevis på att S-nitrosylering beror på enzymatisk aktivitet, vilket innebär tre klasser av enzymer (S-nitrosylaser) som samverkar för att konjugera NO till proteiner, vilket drar analogi till ubiquitinylering . S -Nitrosylering beskrevs först av Stamler et al. och föreslagen som en allmän mekanism för kontroll av proteinfunktion, inklusive exempel på både aktiv och allosterisk reglering av proteiner av endogena och exogena NO-källor. De redoxbaserade kemiska mekanismerna för S-nitrosylering i biologiska system beskrevs också samtidigt. Viktiga exempel på proteiner vars aktiviteter senare visades regleras av S-nitrosylering inkluderar glutamatreceptorn av NMDA-typ i hjärnan. Avvikande S-nitrosylering efter stimulering av NMDA-receptorn skulle komma att tjäna som ett prototypiskt exempel på involveringen av S-nitrosylering i sjukdom. S-nitrosylering bidrar på liknande sätt till fysiologi och dysfunktion av hjärt-, luftvägs- och skelettmuskler och immunsystemet, vilket återspeglar omfattande funktioner i celler och vävnader. Det uppskattas att ~70% av proteomet är föremål för S-nitrosylering och majoriteten av dessa platser är konserverade. S-nitrosylering är således etablerad som allestädes närvarande i biologin, efter att ha visats förekomma i alla fylogenetiska riken och har beskrivits som den prototypiska redox-baserade signalmekanismen, som antas ha utvecklats på den ursprungliga jorden.

Det omvända till S -nitrosylering är denitrosylering, huvudsakligen en enzymkontrollerad process. Flera enzymer har beskrivits hittills, som faller in i två huvudklasser som medierar denitrosylering av protein respektive lågmolekylära SNO:er. S -Nitrosoglutationreduktas (GSNOR) är ett exempel på lågmolekylärviktsklassen; det påskyndar nedbrytningen av S -nitrosoglutation (GSNO) och av SNO-proteiner i jämvikt med GSNO. Enzymet är mycket konserverat från bakterier till människor. Tioredoxin (Trx)-relaterade proteiner, inklusive Trx1 och 2 i däggdjur, katalyserar den direkta denitrosyleringen av S-nitrosoproteiner (utöver deras roll i transnitrosylering). Avvikande S-nitrosylering (och denitrosylering) har varit inblandad i flera sjukdomar, inklusive hjärtsjukdomar, cancer och astma samt neurologiska störningar, inklusive stroke, kroniska degenerativa sjukdomar (t.ex. Parkinsons och Alzheimers sjukdom) och amyotrofisk lateralskleros (ALS).