Óxido nítrico sintasa

Óxido nítrico sintasa 2 (inducible)
Estructuras disponibles
PDB	Buscar ortólogos: PDBe, RCSB Estructuras enzimáticas RCSB PDB, PDBe, PDBsum
Identificadores
Símbolos	NOS2 (HGNC: 7873) iNOS
Identificadores; externos	OMIM: 163730 ; EBI: NOS2; GeneCards: Gen NOS2; UniProt: NOS2; Bases de datos de enzimas IntEnz: entrada en IntEnz; BRENDA: entrada en BRENDA; ExPASy: NiceZime view; KEGG: entrada en KEEG; PRIAM: perfil PRIAM; ExplorEnz: entrada en ExplorEnz; MetaCyc: vía metabólica
Número EC	1.14.13.39
Locus	Cr. 17 q11.2-q12
	Referencias: AmiGO / QuickGO
Estructura/Función proteica
Tamaño	1153 (aminoácidos)
Ortólogos
Humano	Ratón
4843
P35228	n/a
NM_000625	n/a
[5] ;
[6]
	v; t; e;
	[editar datos en Wikidata]

Óxido nítrico sintasa 1 (neuronal)
Estructuras disponibles
PDB	Buscar ortólogos: PDBe, RCSB Estructuras enzimáticas RCSB PDB, PDBe, PDBsum
Identificadores
Símbolos	NOS1 (HGNC: 7872) nNOS
Identificadores; externos	OMIM: 163731 ; EBI: NOS1; GeneCards: Gen NOS1; UniProt: NOS1; Bases de datos de enzimas IntEnz: entrada en IntEnz; BRENDA: entrada en BRENDA; ExPASy: NiceZime view; KEGG: entrada en KEEG; PRIAM: perfil PRIAM; ExplorEnz: entrada en ExplorEnz; MetaCyc: vía metabólica
Número EC	1.14.13.39
Locus	Cr. 12 q14-qter
	Referencias: AmiGO / QuickGO
Estructura/Función proteica
Tamaño	1434 (aminoácidos)
Ortólogos
Humano	Ratón
4842
P29475	n/a
NM_000620	n/a
[3] ;
[4]
	v; t; e;
	[editar datos en Wikidata]

	; Diagrama de cintas de la NOS1 neuronal.
Estructuras disponibles
PDB	Estructuras enzimáticas RCSB PDB, PDBe, PDBsum
Identificadores
Identificadores; externos	Bases de datos de enzimas IntEnz: entrada en IntEnz; BRENDA: entrada en BRENDA; ExPASy: NiceZime view; KEGG: entrada en KEEG; PRIAM: perfil PRIAM; ExplorEnz: entrada en ExplorEnz; MetaCyc: vía metabólica
Número EC	1.14.13.39
Número CAS	125978-95-2
Actividad enzimática	AmiGO / EGO
Ortólogos
Humano	Ratón
[1] ;
[2]
	v; t; e;
	[editar datos en Wikidata]

La óxido nítrico sintasa u óxido nítrico sintetasa (ONS) es una enzima que cataliza la conversión de L-arginina a L-citrulina produciendo óxido nítrico a partir del átomo terminal de nitrógeno del grupo guanidino de la arginina. Esta reacción requiere la presencia de flavín mononucleótido, flavín adenín dinucleótido, nicotinamida adenina dinucleótido fosfato, tetrahidrobiopterina, además de la participación del grupo hemo y la calmodulina.^[1]^[2]

La reacción catalizada por óxido nítrico sintasa se lleva a cabo sin gasto de energía (sin gasto de ATP).

Clasificación editar

Óxido nítrico sintasa 3 (endotelial)

Estructuras disponibles

PDB

Buscar ortólogos: PDBe, RCSB

Estructuras enzimáticas

RCSB PDB, PDBe, PDBsum

Identificadores

Símbolos

NOS3 (HGNC: 7876) eNOS

Identificadores
externos

Bases de datos de enzimas

IntEnz: entrada en IntEnz
BRENDA: entrada en BRENDA
ExPASy: NiceZime view
KEGG: entrada en KEEG
PRIAM: perfil PRIAM
ExplorEnz: entrada en ExplorEnz
MetaCyc: vía metabólica

Número EC

1.14.13.39

Locus

Cr. 7 q36

Ontología génica


Referencias: AmiGO / QuickGO

Estructura/Función proteica

Tamaño

1203 (aminoácidos)

Ortólogos

Especies

Humano

Ratón

Entrez

4846

UniProt

P29474

n/a

RefSeq
(ARNm)

NM_000603

n/a

PubMed (Búsqueda)

[7]

PMC (Búsqueda)

[8]

[editar datos en Wikidata]

Los distintos miembros de la familia NOS están codificadas por diferentes genes.^[3] NOS es una de las enzimas más regulados en la biología. Hay tres isoformas conocidas, dos son constitutivas (CNOS) y la tercera es inducible (iNOS).^[4] La clonación de enzimas NOS señala que NOS2 es inducible, mientras que NOS3 y NOS1 son constitutivos, en cerebro y en tejido endotelial respectivamente.^[5] Recientemente, la actividad de NOS se ha demostrado en varias especies bacterianas, incluyendo los mismos agentes patógenos conocidos como Bacillus anthracis y Staphylococcus aureus.^[6]^[7] Se ha demostrado que la NOS bacteriana (bNOS) protege contra el estrés oxidativo, los antibióticos diversos y la respuesta inmune.^[8]^[9] Las diferentes formas de NO sintasa han sido clasificados de la siguiente manera:

nombre	Gen(es)	Ubicación	Función
NOS neuronal (nNOS o NOS1)	NOS1	tejido nervioso músculo esquelético tipo II	comunicación celular
NOS inducible (iNOS o NOS2)	NOS2A	sistema inmune sistema cardiovascular	Defensa inmune contra patógenos
NOS endotelial (eNOS o NOS3 o cNOS)	NOS3	Endotelio	vasodilatación
NOS bacteriana (bNOS)	múltiple	Varias especies Gram(+)	Defensa contra estrés oxidativo, antibióticos y ataque inmune.

nNOS editar

NOS neuronal (nNOS) produce NO en tejido nervioso, tanto central como periférico. NOS neuronal también realiza un papel en la comunicación celular y se asocia con la membrana plasmática. La acción de nNOS puede ser inhibida por NPA (N-propil-L-arginina). Esta forma de la enzima se inhibe específicamente por 7-nitroindazol.^[10]

iNOS editar

A diferencia de la regulación crítica dependiente de calcio de las enzimas NOS constitutivas (nNOS y eNOS), iNOS ha sido descrito como insensible a calcio, probablemente debido a su interacción estrecha no covalente con calmodulina (CAM) y Ca2+
. Aunque las pruebas de 'línea de base' la expresión de iNOS ha sido difícil de alcanzar, IRF-1 y la activación dependiente de NF-kB del promotor inducible NOS apoya la idea de una estimulación de la transcripción mediada por inflamación.

Desde una perspectiva funcional, es importante reconocer que la inducción de la iNOS de alto rendimiento por lo general ocurre en un ambiente oxidativo, por lo que los altos niveles de NO tienen la oportunidad de reaccionar con [especies reactiva de nitrógeno|superóxido] que conducen a la formación de peroxinitrito y toxicidad celular.

Estas propiedades pueden definir las funciones de la iNOS en la inmunidad del huésped, lo que permite su participación en actividades antimicrobianas y antitumorales como parte de la explosión oxidativa de los macrófagos.^[11]

Se ha sugerido que la generación patológica de óxido nítrico mediante el aumento de producción de iNOS puede disminuir el batido ciliar de las trompas y las contracciones del músculo liso y, por tanto afectan el transporte de embriones, que por lo tanto puede resultar en embarazo ectópico.^[12]

eNOS editar

NOS endotelial (eNOS), también conocido como óxido nítrico sintasa 3 (NOS3), genera NO en los vasos sanguíneos y está involucrada con la regulación de la función vascular. Un NOS constitutivo dependiente de Ca²⁺ proporciona una liberación basal de NO. eNOS se asocia con la membrana plasmática que rodea las células y las membranas del retículo de Golgi dentro de las células.

Estructura editar

NOS puede ser un dimero, calmodulina-dependiente o hemoproteína tipo citocromo p450 conteniendo calmodulina que combina dominios catalíticos reductasa y oxigenasa en un dímero, portando flavina adenina dinucleótido (FAD) y flavina mononucleótido (FMN), y lleva a cabo una oxidación 5` de una arginina con la ayuda de tetrahidrobiopterina.^[13]

Los tres isoformas (cada una de las cuales se presume que funcionan como un homodímero) durante la activación comparten un dominio reductasa carboxilo-terminal homóloga a la citocromo P450 reductasa. También comparten un dominio oxigenasa amino-terminal, que incluye un grupo prostético hemo, que está vinculado en el centro de la proteína a un dominio de unión a calmodulina. La unión de la calmodulina parece actuar como un "interruptor molecular" para permitir el flujo electrónico de grupos prostéticos de flavina del dominio reductasa al hemo. Esto facilita la conversión de O
2 y L-arginina a NO y L-citrulina. El dominio oxigenasa de cada isoforma NOS también contiene un grupo prostético BH
4, que se requiere para la generación eficiente de NO. A diferencia de otras enzimas donde BH
4 se utiliza como fuente de equivalentes de reducción y reciclado por dihidrobiopterina reductasa, BH
4 activa el hemo unido al O
2 donando un único electron, que luego se recaptura para permitir la liberación de óxido nítrico.

La primera óxido nítrico sintasa identificada fue encontrada en el tejido neuronal (nNOS ó NOS1), la NOS endotelial (eNOS ó NOS3) fue la tercera en ser identificada. Estas fueron clasificados originalmente como "constitutiva expresada" ("constitutively expressed") y "sensible a Ca2+
", pero ahora se sabe que están presentes en diferentes tipos de células y que su expresión es regulada en virtud de determinadas condiciones fisiológicas.

Para NOS1 y NOS3, concentraciones fisiológicas de Ca2+
en las células regulan la unión de la calmodulina a los dominios "traba" ó "latch", iniciando así la transferencia de electrones desde el grupo flavin al hemo. Por el contrario, la calmodulina sigue siendo fuertemente unida a la isoformainducible e insensible a Ca2+
(iNOS ó NOS2), incluso en un nivel bajo intracelular de Ca2+
, actuando esencialmente como una subunidad de esta isoforma.

El óxido nítrico puede regular por sí mismo la expresión y actividad de NOS. En concreto, se ha demostrado que NO desempeña un importante rol regulador negativo (feedback negativo) sobre NOS3 y por consiguiente en la función de las células endoteliales vasculares. Este proceso, conocido oficialmente como S-nitrosación (s-nitrosation), y mencionado por muchos en el campo como S-nitrosilación (s-nitrosilation), ha demostrado inhibir de forma reversible la actividad NOS3 en las células endoteliales vasculares. Este proceso puede ser importante ya que está regulado por las condiciones redox de la célula y por tanto, puede proporcionar un mecanismo para la asociación entre el "estrés oxidativo" y la disfunción endotelial. Además de NOS3, tanto NOS1 y NOS2 se han encontrado S-nitrosados, pero la evidencia para la regulación dinámica de las isoformas de NOS por este proceso es menos completa. Además, se ha demostrado que tanto NOS1 y NOS2 forman complejos ferrosos nitrosilo en los grupos hemo, que pueden actuar parcialmente para auto-inactivar estas enzimas en determinadas condiciones. El paso limitante para la producción de óxido nítrico también puede ser la disponibilidad de L-arginina en algunos tipos de células. Esto puede ser particularmente importante después de la inducción de NOS2.

Función editar

Óxido nítrico

La sintasa produce óxido nítrico (NO) catalizando la oxidación de cinco electrones del nitrógeno guanidina del aminoácido L-arginina (L-Arg).

La oxidación de L-Arg a L-citrulina ocurre vía dos sucesivas reacciones de monooxigenación, produciendo N^ω-hidroxi-L-arginina (NOHLA) como intermediario. Dos moles de O
2 y 1,5 moles de NADPH se consumen por mol de NO formado.

L-Arg + NADPH + H+
+ O
2 → NOHLA + NADP+
+ H
2O NOHLA + ½ NADPH + ½ H+
+ O
2 → L-citrulina + ½ NADP+
+ NO + H
2O

Referencias editar

↑ Benavides Trujillo, Maria Carolina; Pinzón Tovar, Alejandro (2008). «Oxido nítrico: implicaciones fisiopatológicas». Rev. Col. Anest 36: 45-52. Consultado el 24 de diciembre de 2017.
↑ Duarte Mote, Jesús; Espinosa López, Rogelio F.; Díaz Meza, Salvador; Sánchez Rojas, Graciela; Lee Eng Castro, Víctor Enrique; Mijangos Chávez, Janet; Barragán Garfias, Jorge Alberto (2008). «Óxido nítrico: metabolismo e implicaciones clínicas». Med Int Mex 24 (6): 97-406. Archivado desde el original el 24 de diciembre de 2017. Consultado el 24 de diciembre de 2017.
↑ Tylor BS, Kion YM, Wang Qi, Sharpio RA, Billiar TR y Geller D.A. (1997) "Nitric oxide down regulates hepatocyte-inducible nitric oxide synthase gene expression", Arco. Surg. 1, (32). Noviembre, 1177-1182
↑ Majano P. Lara-Pezzi E., López-Cabrera M., Apolinario A., Moreno-Otero R. y García-Monzón C. (2001): Hepatitis B virus X protein transactivates inducible nitric oxide synthase gene promoter through the proximal nuclear factor kappa B-binding site: evidence that cytoplasmic location of X protein is essential for gene transactivation.Hepatology Dec; 34(6): 1218-1224.)
↑ Gilkeson G., J. Mudgetts, Seldin MC, Ruiz P., Alexander A., MA Misukonis, DS Pistesky JB y Weinberg (1997): Clinical and serologic manifestation of autoimmune disease in MRL-Mice lacking Nitric Oxide Synthase Type 2. J. Exp. Med. 186 3): Agosto, 4: 365-373.
↑ Gusarov I, H Starodubtseva, ZQ Wang, L McQuade, SJ Lippard, DJ Stuehr y Nudler E. Bacterial nitric-oxide synthases operate without a dedicated redox partner. J Biol Chem. 2008 May 9;283(19):13140-7
↑ Shatalin K, Gusarov I, E Avetissova, Y Shatalina, LE McQuade, Lippard SJ, y Nudler Bacillus anthracis-derived nitric oxide is essential for pathogen virulence and survival in macrophages. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Jan 22;105(3):1009-13
↑ me Gusarov, E. Nudler. NO-mediated cytoprotection: instant adaptation to oxidative stress in bacteria. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Sep 27;102(39):13855-60
↑ Gusarov I, K Shatalin, M Starodubtseva y Nudler E. Endogenous nitric oxide protects bacteria against a wide spectrum of antibiotics. Science. 2009 Sep 11;325(5946):1380-4
↑ Southan GJ, Szabó C (febrero de 1996). «Selective pharmacological inhibition of distinct nitric oxide synthase isoforms.». Biochem. Pharmacol. 51 (4): 383-94. PMID 8619882. doi:10.1016/0006-2952(95)02099-3.
↑ Mungrue, et al. (octubre de 2002). Heart Fail 7 (4): 407-22.
↑ Al-Azemi M, Refaat B, S Amer, Ola B, N Chapman, Ledger W (mayo de 2009). «"The expression of inducible nitric oxide synthase in the human fallopian tube during the menstrual cycle and in ectopic pregnancy"». Fértil. Steril. 94 (3): 833-40. doi:10.1016/j.fertnstert.2009.04.020.
↑ Chinje CE y IJ Stratford (1997). «Role of nitric oxide in growth of solid tumors: a balancing act.». Essays Biochem 32: 61-72.

Datos: Q417619
Multimedia: Nitric oxide synthase / Q417619

[Benavides2008-1] Benavides Trujillo, Maria Carolina; Pinzón Tovar, Alejandro (2008). «Oxido nítrico: implicaciones fisiopatológicas». Rev. Col. Anest 36: 45-52. Consultado el 24 de diciembre de 2017.

[Duarte2008-2] Duarte Mote, Jesús; Espinosa López, Rogelio F.; Díaz Meza, Salvador; Sánchez Rojas, Graciela; Lee Eng Castro, Víctor Enrique; Mijangos Chávez, Janet; Barragán Garfias, Jorge Alberto (2008). «Óxido nítrico: metabolismo e implicaciones clínicas». Med Int Mex 24 (6): 97-406. Archivado desde el original el 24 de diciembre de 2017. Consultado el 24 de diciembre de 2017.

[3] Tylor BS, Kion YM, Wang Qi, Sharpio RA, Billiar TR y Geller D.A. (1997) "Nitric oxide down regulates hepatocyte-inducible nitric oxide synthase gene expression", Arco. Surg. 1, (32). Noviembre, 1177-1182

[4] Majano P. Lara-Pezzi E., López-Cabrera M., Apolinario A., Moreno-Otero R. y García-Monzón C. (2001): Hepatitis B virus X protein transactivates inducible nitric oxide synthase gene promoter through the proximal nuclear factor kappa B-binding site: evidence that cytoplasmic location of X protein is essential for gene transactivation.Hepatology Dec; 34(6): 1218-1224.)

[5] Gilkeson G., J. Mudgetts, Seldin MC, Ruiz P., Alexander A., MA Misukonis, DS Pistesky JB y Weinberg (1997): Clinical and serologic manifestation of autoimmune disease in MRL-Mice lacking Nitric Oxide Synthase Type 2. J. Exp. Med. 186 3): Agosto, 4: 365-373.

[6] Gusarov I, H Starodubtseva, ZQ Wang, L McQuade, SJ Lippard, DJ Stuehr y Nudler E. Bacterial nitric-oxide synthases operate without a dedicated redox partner. J Biol Chem. 2008 May 9;283(19):13140-7

[7] Shatalin K, Gusarov I, E Avetissova, Y Shatalina, LE McQuade, Lippard SJ, y Nudler Bacillus anthracis-derived nitric oxide is essential for pathogen virulence and survival in macrophages. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Jan 22;105(3):1009-13

[8] Gusarov, E. Nudler. NO-mediated cytoprotection: instant adaptation to oxidative stress in bacteria. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Sep 27;102(39):13855-60

[9] Gusarov I, K Shatalin, M Starodubtseva y Nudler E. Endogenous nitric oxide protects bacteria against a wide spectrum of antibiotics. Science. 2009 Sep 11;325(5946):1380-4

[Southan-10] Southan GJ, Szabó C (febrero de 1996). «Selective pharmacological inhibition of distinct nitric oxide synthase isoforms.». Biochem. Pharmacol. 51 (4): 383-94. PMID 8619882. doi:10.1016/0006-2952(95)02099-3.

[11] Mungrue, et al. (octubre de 2002). Heart Fail 7 (4): 407-22.

[12] Al-Azemi M, Refaat B, S Amer, Ola B, N Chapman, Ledger W (mayo de 2009). «"The expression of inducible nitric oxide synthase in the human fallopian tube during the menstrual cycle and in ectopic pregnancy"». Fértil. Steril. 94 (3): 833-40. doi:10.1016/j.fertnstert.2009.04.020.

[13] Chinje CE y IJ Stratford (1997). «Role of nitric oxide in growth of solid tumors: a balancing act.». Essays Biochem 32: 61-72.

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