Sporing af nitrogenoxid-signalvejen

Både nitrogenoxid (NO) og svovlbrinte (H ₂ S) fungerer som gasformige signalmolekyler med lignende fysiologiske virkninger. Mange af de kritiske spørgsmål om samspillet mellem disse to gasotransmittere afhænger af deres kemiske reaktivitet og den flygtige eksistens af HSNO, et nøgleprodukt af reaktionen mellem dem. Et team af forskere har været i stand til at stabilisere, isolere, og karakterisere to af de arter, der er bundet til disse signalveje gennem binding til et zinkkompleks, som rapporteret i journalen, Angewandte Chemie .

NO er ​​et centralt signalmolekyle i biologien, der regulerer mange fysiologiske funktioner, herunder vaskulær dilatation, transmission af nerveimpulser, og cellebeskyttelse. Interessant nok, H ₂ S udviser lignende virkninger, afslappende glatte muskelceller involveret i vasodilatation. HSNO kan således spille en nøglerolle i overlapningen af ​​disse signalveje. Denne ekstremt reaktive art er så ustabil, imidlertid, at dets biokemi og diskrete reaktionsveje er meget vanskelige at bestemme. HSNO passerer let gennem cellemembraner og kan nitrosylere proteiner, overføre sin nitrosylgruppe (–N =O) til andre rester, især cystein, som repræsenterer et vigtigt skridt i en række cellulære reguleringsmekanismer. Ved biologisk pH, HSNO eksisterer sandsynligvis som thionitritanionen SNO ⁻ der er ustabil over for omdannelse til perthionitritanionen SSNO ⁻ .

Kandidatstuderende Valiallah Hosseininasab i teamet ledet af Timothy H. Warren ved Georgetown University (Washington, D.C., U.S.) stabiliserede SNO ⁻ og SSNO ⁻ anioner gennem binding til et særligt zinkkompleks inspireret af et fælles miljø for zink i biologien. Zink er et fysiologisk vigtigt metal, der er involveret i utallige processer, der inkluderer regulering af blodets pH gennem enzymet kulsyreanhydrase. I øvrigt, molekyler involveret i nitrogenoxid-signalering, såsom H ₂ S- og S-nitrosothioler (molekyler med en –S–N=O-gruppe), reagerer let med zink-svovlbindinger, der danner vigtige strukturelle enheder, hvis modifikation i proteiner fører til funktionel ændring.

Georgetown-holdet afslørede, at zinkkomplekser indeholdende SNO ⁻ og SSNO ⁻ anioner kunne isoleres og karakteriseres. Undersøgelser af deres reaktivitetsmønstre viste interessante forskelle i deres reaktioner med thioler (stoffer med en sulfidgruppe, ^– SH), allestedsnærværende antioxidanter, der hjælper med at beskytte cellerne mod skader. Mens reaktioner med perthionitrit danner NO, thionitrit danner enten dinitrogenoxid (lattergas) N ₂ O eller S-nitrosothioler, som repræsenterer færdige reservoirer af NO. Disse resultater tyder på, at de mindste forskelle i forløbet af fysiologiske signalveje kan føre til forskellige udgangssignaler, der i sidste ende er resultatet af samspillet mellem NO og H ₂ S.