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
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

znajdz nas na fcb
Informacje dnia: Potwierdzono - składniki diety mogą powodować migreny Biomarkery prognostyczne postępów cukrzycy Białe wino może zwiększać ryzyko czerniaka Dawne antybiotyki we współczesnej terapii Garść orzechów chroni przed wieloma chorobami Czynnościowa rola białek Potwierdzono - składniki diety mogą powodować migreny Biomarkery prognostyczne postępów cukrzycy Białe wino może zwiększać ryzyko czerniaka Dawne antybiotyki we współczesnej terapii Garść orzechów chroni przed wieloma chorobami Czynnościowa rola białek Potwierdzono - składniki diety mogą powodować migreny Biomarkery prognostyczne postępów cukrzycy Białe wino może zwiększać ryzyko czerniaka Dawne antybiotyki we współczesnej terapii Garść orzechów chroni przed wieloma chorobami Czynnościowa rola białek

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Warszawskie Stowarzyszenie Biotechnologiczne (WSB) „Symbioza” Obywatele Nauki NeuroSkoki Biomantis Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA BIOOPEN 2016 QDAY Mlodym Okiem 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