一氧化氮介导的信号转导

    一氧化氮(nitnc oxide，NO)是一种较小的生物活性分子，可自由穿过细胞膜作用于细胞内的靶分子，并以相对特异的方式控制多种细胞的功能，NO相关的信号转导参与了重要的生理过程，包括血管平滑肌收缩松弛调节。动物体细胞内的NO主要是由依赖于精氨酸的一氧化氮合酶(nitric oxide synthases，NOS)催化形成。动物的NOs是一类细胞色素P450相关的二聚体酶，在NADPH存在的条件下能够催化L一精氨酸氧化形成N一羟基精氨酸．并进一步氧化形成瓜氨酸，同时释放出NO。生成的NO激活鸟苷酸环化酶．使cGMP生成增加，后者又促使平滑肌Ca ²⁺内流减少，血管平滑肌松弛使血管扩张。在植物的胞质以及线粒体、过氧化物酶体等细胞器中均能够检测到类似NOS的酶活性，并已检测到与动物相似的NO合成途径。植物中的NOS活性也受病原菌侵染等多种环境胁迫和生理过程的诱导。

    NO的细胞内信息转导途径较复杂，除环鸟苷酸(cGMP)途径外，还可能通过多种非cGMP依赖性途径影响基因转录、mRNA翻译和相关蛋白质的生成及加工．而NO的靶蛋白成为其生物学效应的介导。

    一、一氧化氮／环鸟苷磷酸途径

    一氧化氮，环鸟苷磷酸途径(NO／cGMPpathway)中，No可作用于可溶性鸟苷酸环化酶(soluable guanylate cyclase，sGC)，sGc是迄今所知的细胞浆内唯一的NO受体．它的激活产生cGMP，进而激活cGMP依赖性蛋白激酶(cGMP-dependent kinase，PKG)，激酶能使靶蛋白上的丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化而激活靶蛋白，引起胞内钙离子浓度下降等细胞 反应。在此信号转导系统中，cGMP是细胞内信号分子，其中一个重要功能是导致血管平滑 肌松弛。NO对血管平滑肌细胞的Ca ²⁺内流的抑制作用是cGMP依赖性的．但是血管平滑 肌细胞膜上．外源性No和内皮细胞产生的内皮细胞舒血管因子可直接激活钙依赖的K⁺通 道而无需cGMP(图9—6)。

 

    二、一氧化氮与其他靶蛋白分子的互相作用

    除了作为血管舒缩调节功能外，NO作为一种气体信使参与炎症反应、信号传递、血譬调节及免疫调节等多种功能，功能的多样性取决于N0与复杂多样的靶分子的互相作用。

    N0可以与环氧化酶一1／2(cyclooxygenase．COx—l／2)直接结合，导致酶活性增加．直接激活环氧化酶。环氧化酶是参与花生四烯酸的环氧酶代谢途径中的限速酶。可催化花生四烯酸转化为前列腺素(prostaglandins，PG)。其中COX一1是一种结构型酶，是正常细胞的组成蛋白，参与多种生理过程，如保护胃肠道黏膜细胞、调整肾脏血流和控制血小板聚集等；COX- 2的高表达通过抑制细胞凋亡、促进新生血管的形成及帮助肿瘤细胞逃逸机体免疫监视等多种作用促进肿瘤的发生及发展。COX一2还可以降低肿瘤细胞间的黏附性、促进基底膜的降解及新生淋巴管的形成，促进肿瘤的浸润和转移。

    植物的研究表明，NO可以激活促有丝分裂原蛋白激酶级联途径(MAPK级联途径)，MAPK级联途径是真核生物中一类保守的信号系统，已经证实MAPK级联系统广泛参与植物对生物和非生物胁迫的应答过程、气孔运动、细胞分裂以及保卫细胞和胚珠等组织的生长发育过程。

    有些研究观察到NO与蛋白激酶C(pmteln kinase C，PKC)之间的双向作用．一方面NO抑制蛋白激酶c活性，同时蛋白激酶C又可调节一氧化氮合成酶的活性。一般认为细胞内的氧化还原状态决定了NO的生化行为，在富含谷胱甘肽的细胞，NO可激活蛋白激酶C，而在另一些细胞，NO则使PKC失活。蛋白激酶C属于丝氨酸／苏氨酸激酶家族成员之一．是G蛋白偶联受体系统中的效应物，在非活性状态下游离存在于胞质溶胶中，激活后或为膜结合的酶。蛋白激酶C的激活是脂依赖性的，需要膜脂二脂酰甘油(dlacylglycerol，DAG)的存在，同时又是Ca ²⁺依赖性的，需要胞质溶胶中Ca ²⁺浓度的升高。蛋白激酶C能激活细胞质中的靶酶参与生化反应的调控，同时也能作用于细胞核中的转录因子，参与基因表达的调控+不过所调控的基因多与细胞的生长和分化相关。

    NO可抑制多种促炎症介质的表达，这些基因的启动子均与核因子NF_kB(nuclearfactor—KB)有关。NF_kB是一组具有特殊DNA结合序列的转录因子，能够调节包括生长因子、转录因子、细胞素、趋化因子、抗凋亡蛋白等在内的基因转录。NF_kB表达广泛，功能及调节非常复杂．而且能够诱导NF_kB和DNA结台的诱导物很多，对细胞凋亡、应激反应、细胞黏附和增生均有重要的调节作用．因此其调控机制多样化．具有特殊性和选择性。NO通过诱导和稳定NhB的抑制物I_KB(inhibitor gB)来抑制NFKB的活性．从而抑制多种促炎症介质的表达。

来源：中国微生物菌种网www.bnbio.com