Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
Horyzont
Strona główna Start

Sławna molekuła

W 1980 roku stwierdzono, że endotelium (śródbłonek) wyściełający naczynia krwionośne produkuje łatwo dyfundującą cząsteczkę, która powoduje rozszerzenie mięśni gładkich naczyń. Została ona wtedy nazwana EDRF (endothelium – derived relaxing factor). W 1986 roku zidentyfikowano ją jako tlenek azotu.

Azot jest pierwiastkiem o niesłychanej zdolności do tworzenia tlenków. Tworzy ich aż siedem i najważniejszymi z nich są :
  • N2O – podtlenek azotu – tzw. gaz rozweselający, używany jako środek uśmierzający ból
  • NO2 – dwutlenek azotu – brązowy gaz
  • NO – bezbarwny gaz, który w 1992 roku został nazwany przez czasopismo “Nature” cząsteczką roku, a w 1998 roku trzech naukowców: Murad, Furchgott i Ingarro otrzymują Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny.
Tlenek azotu jest produkowany w organizmie z L-argininy przez enzym – syntazę tlenku azotu ( NOS )w reakcji :

L-arginina + NADPH + O2 -> L-cytrulina + NADP + H2O + NO


Znanych jest 5 izoform syntazy tlenku azotu :
  • mózgowa ( bNOS )
  • endotelialna ( eNOS ) – śródbłonowa
  • mitochondrialna ( mtNOS )
  • makrofagowa ( macNOS )
  • hepatocytarna ( hepNOS )
Udział tlenku azotu w przekazywaniu sygnału w organizmie polega głównie na aktywacji enzymu: cytozolowej cyklazy guanylowej (sGC). Cytozolowa cyklaza guanylowa jest hemoproteiną, a jon żelaza Fe3+ zawarty w pierścieniu hemowym jest związany koordynacyjnie z pięcioma ligandami. NO aktywuje cyklazę guanylową przez utworzenie z Fe3+ w pierścieniu hemowym sGC szóstego wiązania koordynacyjnego, co wymusza zmiany w strukturze przestrzennej enzymu.

Aktywacja cyklazy guanylowej nie jest jedynym sposobem, w jaki działa tlenek azotu. Istnieje również inna droga - S-nitrozylacja białek. Cysteina jest jednym z 20 aminokwasów wchodzących w skład białek. Jej łańcuch boczny zawiera grupę sulfohydrylową -SH, która jest uważana za najbardziej reaktywną grupę istniejącą w białkach. Tlenek azotu reaguje w komórce z tlenem lub kationami metali o właściwościach utleniających z wytworzeniem jonu nitrozoniowego NO+. Jon ten jest bardzo reaktywny i łączy się z grupą -SH cysteiny przechodząc w grupę nitrozotiolową -SNO. Badania wykazały, że nie każda cysteina w nie każdym białku reaguje z kationem nitrozoniowym. Musi więc istnieć jakieś wyszczególniające cysteinę sąsiedztwo.

Znaleziono już taką sekwencję konsensusową (poniżej):
    XYCys(Asp lub Glu), gdzie:
  • X może być którymś z następujących aminokwasów : Gly, Ser, Thr, Cys, Tyr lub Gln
  • a Y może być którymś z następujących aminokwasów : Lys, Arg, His, Asp lub Glu.
Stwierdzono, że w warunkach fizjologicznych reakcje NO+ z grupami -CH i -NH nie są faworyzowane i dlatego obserwujemy tylko powstawanie nitrozotioli. Stabilność nitrozotioli czyni je znakomitymi związkami transportującymi tlenek azotu i buforującymi jego stężenia.

Podstawowymi polami działania tlenku azotu są układy: nerwowy, krwionośny i immunologiczny.
  • Układ nerwowy - rola NO w mózgowiu nie jest całkowicie poznana. Na dzień dzisiejszy udokumentowane są :
    1. hamujący wpływ NO na układ współczulny
    2. zaangażowanie NO w wytwarzanie LTP ( long-term potentiation ) w hipokampie mózgu. LTP jest niezbędny przy powstawaniu pamięci długotrwałej
    3. zaangażowanie NO w powstawanie odruchów przełykowych przy pobieraniu pokarmu
  • Układ krwionośny
    W wyniku działania różnych bodźców na komórki śródbłonka (stres, trombina, ADP, serotonina, bradykinina, histamina, norepinefryna, wazopresyna, substancja P i acetylocholina) produkowany jest NO, którego główną rolą w układzie krwionośnym polega na rozszerzaniu naczyń krwionośnych. Tworzące się nitrozotiole : nitrozoalbumina i nitrozoglutation mają również tą własność co wolny NO, z tym że dodatkowo hamują agregacje płytek krwi.
  • Układ immunologiczny
    Podstawową rola NO w układzie immunologicznym związana jest z aktywnością makrofagów. Są one potrzebne do obrony organizmu przed patogenami. Omawiana już indukcja ekspresji macNOS prowadzi do produkcji bardzo dużych ilości NO przez makrofagi. Wysokie stężenia NO stymulują w mitochondriach produkcję O2- i H2O2. NO i O2- łączą się z wytworzeniem wysokich stężeń znanego już jonu nadazotynowego. Cząsteczka ta ma czas półtrwania ok. 1s, lecz to wystarczy aby zdążyła wyrządzić szkody m.in.: degradacja węglowodanów, uszkodzenia DNA, utlenianie lipidów, hamowanie oddychania mitochondrialnego. W przypadku makrofagów tworzenie nadazotynów jest pożądane, gdyż dyfunduje on głównie w kierunku komórki – intruza i zabija ją. Niestety powtarzające się infekcje i stany zapalne prowadzą do efektów ubocznych gdy wyrzucane przez makrofagi nadazotyny uszkadzają pobliskie tkanki.
Podsumowując:

Najważniejsze role NO w organizmie to:

1. parakrynowy neurotransmiter w układzie nerwowym
2. rozkurczanie naczynia krwionośnych i hamowanie agregacji płytek krwi
3. współodpowiedzialność za cytotoksyczność makrofagów
4. regulacja odpowiedzi immunologicznej
5. oczyszczanie komórki z wolnych rodników
6. regulacja oddychania mitochondrialnego
7.regulacja aktywności wielu kinaz i czynników transkrypcyjnych (poprzez cGMP lub S-nitrozylację)
8.inhibicja apoptozy

Na koniec, znany „dodatek”:
VIAGRA® jest lekiem na impotencję - jest to jego nazwa handlowa, a związek chemiczny nosi nazwę sildenafil. Tlenek azotu wydzielany jest przez nerwy jamiste i dyfunduje w kierunku mięśni gładkich tętniczek i ciał jamistych prącia. W wyniku rozkurczu tych mięśni do penisa napływa krew co powoduje erekcję. Rozkurcz mięśni gładkich następuje w wyniku aktywacji przez NO cytozolowej cyklazy guanylowej i produkcji cGMP. I to właśnie poziom cGMP jest obniżony u impotentów i to właśnie stężenie cGMP ma za zadanie podnieść VIAGRA®.

Przez organizmy żywe ciągle przepływa energia - aby ten stan był stabilny, a związki osiągały wysokie stężenia potrzebna jest ciągła produkcja, która równoważy rozpad samoczynny lub katalizowany przez enzymy. W organizmie cGMP produkowany jest przez cyklazy guanylowe, lecz nie może on gromadzić się w nieskończoność. Istnieją enzymy, które metabolizują rozpad. Nazywają się fosfodiesterazy (znanych jest 9 rodzin fosfodiesteraz : PDE 1-9). Sildenafil jest znakomitym inhibitorem PDE 5 i PDE 6, które występują właśnie w mięśniach gładkich naczyń. Inhibicja tych fosfodiesteraz powoduje wzrost poziomu cGMP w komórce mięśnia gładkiego i jej rozkurcz, co prowadzi do erekcji.




Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Informacje dnia: Zrób coś z 99% niczego Probiotyki hamują rozwój raka jelita grubego Tworzenie mapy 3D Drogi Mlecznej Robot z DNA samodzielnie sortuje cząsteczki Zastosowanie przełomowej metody obrazowania Antydepresanty zwiększają ryzyko zgonu Zrób coś z 99% niczego Probiotyki hamują rozwój raka jelita grubego Tworzenie mapy 3D Drogi Mlecznej Robot z DNA samodzielnie sortuje cząsteczki Zastosowanie przełomowej metody obrazowania Antydepresanty zwiększają ryzyko zgonu Zrób coś z 99% niczego Probiotyki hamują rozwój raka jelita grubego Tworzenie mapy 3D Drogi Mlecznej Robot z DNA samodzielnie sortuje cząsteczki Zastosowanie przełomowej metody obrazowania Antydepresanty zwiększają ryzyko zgonu

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Biomantis Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA BIOOPEN 2016 Mlodym Okiem Nanotechnologia Lodz Genomica SYMBIOZA 2017 Podkarpacka Konferencja Młodych Naukowców UAM CISNIENIE POZNAN Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja „Pomiędzy naukami – zjazd fizyków i chemików” WIMC WARSZAWA 2016 Konferencja Biomedyczna Projektor Jagielloński Instytut Lotnictwa EuroLab