Каталитический цикл НАДФН-оксидазы

Каталитический цикл начинается с переноса 2 е^- от НАДФН на ФАД с образованием ФАДН₂. Здесь ФАД используется для переключения двухэлектронного переноса на одноэлектронный. Далее электрон переносится на внутренний гем, расположенный ближе к цитоплазматической поверхности мембраны (Е₀¹ = - 225мВ), с образованием семихинона ФАДН^.. Затем электрон передается на внешний гемм (Е₀¹ = -265 мВ) и затем на кислород с образованием О₂ ^.. ФАДН^. также служит доноров электронов:

НАДФН → ФАД → ФАДН^. → гем_(внутр) → гем_(внеш) → О₂ → О₂ ^..

Каталитический цикл НАДФН-оксидазы осуществляется субъединицей gp 91, но не может функционировать изолированно от субъединицы р 22 и цитоплазматических факторов, которые инициируют ферментативную активность, способствуют переносу электронов и деактивируют фермент.

Субъединица р 47 является регуляторным и адапторным белком, который облегчает и усиливает взаимодействие компонентов НАДФН-оксидазы в 50-100 раз. Она получила название «организатор НАДФН-оксидазы», ее N-концевой домен связан с фосфолипидами мембраны и актином цитоскелета. В покоящейся клетке субъединица р 47 самоингибирована и имеет замкнутую конформацию. При стимуляции фагоцита р 47 фосфорилируется, что приводит к конформационным изменениям, взаимодействию субъединиц и самосборке всего комплекса.

Субъединица р 67 относится к семейству «активаторов НАДФН-оксидазы», ее домен активации абсолютно необходим для генерации О₂ ^.., так как взаимодействует с цитохромом b₅₅₈ и участвует в переносе электронов.

При стимуляции фагоцитов происходит быстрая (в течение 2 с) самосборка НАДФН-оксидазного комплекса, который генерирует О₂ ^..

НАДФН-оксидаза, продуцируя О₂ ^.., играет ведущую роль в создании бактерицидного, цитоксического потенциала организма, а также может выполнять иммунорегуляторные функции.

Известно наследственное заболевание – хронических гранулематоз, связанный с отсутствием или дисфункцией основных компонентов НАДФН-оксидазы. Частота встречаемости – 1 случай на 200 000-250 000 новорожденных. Патология начала выявляться в 50-е годы 20 века, а в 1957 году получила название «детский фатальный хронический гранулематоз». Затем было установлено, что полиморфноядерные лейкоциты больных не способны к развитию дыхательного «взрыва», что связано с дефектом генов, кодирующих р 22, gp 91, р 47, р 67. Заболевание проявляется дефицитом или полным отсутствием НАДФН-оксидазы. Заболевание характеризуется часто повторяющимися тяжелыми инфекциями, которые сопровождаются лимфоаденопатией и образованием обширных гранулем в мягких тканях.

Биологические эффекты О₂ ^..

По оценкам Бэрри Холливелла, 1-3 % кислорода, поступающего при дыхании, преобразуется в О₂ ^.. и в организме человека за год образуется 2 кг О₂ ^..

- О₂ ^.. относится к активным формам кислорода и может быть родоначальником других свободнорадикальных интермедиатов – Н₂О₂, ^.ОН;

- участвует в образовании бактерицидного и цитотоксического потенциала клеток, является важным компонентом неспецифической иммунной защиты;

- О₂ ^.. – новый внутриклеточный мессенджер, индуцирует образование пор в митохондриальной мембране и регулирует сопряжение окисление и фосфорилирования в ЭТЦ митохондрий;

- участвует в регуляции апоптоза;

- модулирует экспрессию генов;

- регулирует клеточную пролиферацию;

- участвует в биотрансформации ксенобиотиков;

- управляет процессом вазоконстрикции путем выключения сигнальной функции NO^.;

- участвует в метаболизме железа, О₂ ^.. может повышать уровень Fe²⁺ путем мобилизации его из Fe-содержащих белков;

- О₂ ^.., образующийся под контролем G-белков, регулирует хлорные каналы париентеральных клеток желудка.