一酸化窒素シンターゼアイソザイムの特性評価、精製、分子クローニング、および機能

一酸化窒素（NO）シンターゼ（EC 1.14.13.39）の3つのアイソザイムが同定され、これらの酵素のcDNAが分離されています。ヒトでは、アイソザイムI（ニューロンおよび上皮細胞）、II（サイトカイン誘発細胞）、およびIII（内皮細胞）は、それぞれ染色体12、17、および7に位置する3つの異なる遺伝子によってコード化されています。ヒトアイソザイムの推定アミノ酸配列は、59％未満の同一性を示しています。種を超えて、各アイソフォームのアミノ酸配列はよく保存されています（アイソフォームIおよびIIIでは> 90％、アイソフォームIIで80％> 80％）。すべてのアイソフォームは、基質としてL-アルギニンと分子酸素を使用し、補因子NADPH、6（R）-5,6,7,8-テトラヒドロビオプテリン、フラビンアデニンジヌクレオチド、およびフラビンモノヌクレオチドを必要とします。それらはすべてカルモジュリンを結合し、ヘムを含んでいます。アイソフォームIは、中央および末梢神経細胞および特定の上皮細胞に構成的に存在します。その活性は、Ca2+とカルモジュリンによって規制されています。その機能には、中枢神経系におけるシナプス伝達の長期的な調節、血圧の中心的調節、平滑筋弛緩、および末梢窒物神経を介した血管拡張が含まれます。また、脳血管脳卒中の神経死に関係しています。NOシンターゼのアイソフォームIIの発現は、多数の異なる細胞でリポ多糖およびサイトカインで誘導できます。シーケンスデータに基づいて、現時点では複数の誘導性アイソザイムの証拠はありません。シンターゼIIはCa2+によって制御されていません。鉄含有酵素を阻害し、DNA断片化を引き起こすことにより、寄生標的細胞に細胞造りの効果を持つ大量のNOを生成します。誘導されたNOシンターゼIIは、自己免疫疾患と敗血症性ショックの病態生理に関与しています。NOシンターゼのアイソフォームIIIは、主に内皮細胞で発見されています。それは構成的に表現されていますが、たとえばせん断応力によって表現を強化することができます。その活性は、Ca2+とカルモジュリンによって規制されています。内皮細胞からのNOは、血管を拡張し、血小板と白細胞の接着を防ぎ、おそらく血管平滑筋増殖を阻害します。

Three isozymes of nitric oxide (NO) synthase (EC 1.14.13.39) have been identified and the cDNAs for these enzymes isolated. In humans, isozymes I (in neuronal and epithelial cells), II (in cytokine-induced cells), and III (in endothelial cells) are encoded for by three different genes located on chromosomes 12, 17, and 7, respectively. The deduced amino acid sequences of the human isozymes show less than 59% identity. Across species, amino acid sequences for each isoform are well conserved (> 90% for isoforms I and III, > 80% for isoform II). All isoforms use L-arginine and molecular oxygen as substrates and require the cofactors NADPH, 6(R)-5,6,7,8-tetrahydrobiopterin, flavin adenine dinucleotide, and flavin mononucleotide. They all bind calmodulin and contain heme. Isoform I is constitutively present in central and peripheral neuronal cells and certain epithelial cells. Its activity is regulated by Ca2+ and calmodulin. Its functions include long-term regulation of synaptic transmission in the central nervous system, central regulation of blood pressure, smooth muscle relaxation, and vasodilation via peripheral nitrergic nerves. It has also been implicated in neuronal death in cerebrovascular stroke. Expression of isoform II of NO synthase can be induced with lipopolysaccharide and cytokines in a multitude of different cells. Based on sequencing data there is no evidence for more than one inducible isozyme at this time. NO synthase II is not regulated by Ca2+; it produces large amounts of NO that has cytostatic effects on parasitic target cells by inhibiting iron-containing enzymes and causing DNA fragmentation. Induced NO synthase II is involved in the pathophysiology of autoimmune diseases and septic shock. Isoform III of NO synthase has been found mostly in endothelial cells. It is constitutively expressed, but expression can be enhanced, eg, by shear stress. Its activity is regulated by Ca2+ and calmodulin. NO from endothelial cells keeps blood vessels dilated, prevents the adhesion of platelets and white cells, and probably inhibits vascular smooth muscle proliferation.