Стабилизация и транспорт оксида азота в биосистемах

Как и молекулы кислорода, молекула N0 легко диф­фундирует сквозь клеточные мембраны, что и обеспе­чивает ее действие без посредства клеточных рецепто­ров. Речь идет о способности N0 оказывать влияние на метаболические процессы как внутри клеток, произво­дящих N0, так и в клетках, в которые этот агент посту­пает извне. Однако биологический эффект N0 может значительно ослабляться его гибелью в реакции с анио­нами супероксида или его связыванием с другими со­единениями, в первую очередь с железосодержащими комплексами, например с гемоглобином. Поэтому для того, чтобы защитить N0 от этого воздействия и повы­сить эффективность его действия, природа использует способность этого агента включаться в различные со­единения, защищающие N0 от различных воздействий при переносе его как внутри клеток, так и особенно между клетками и тканями. В качестве таких соедине­ний N0 могут выступать S-нитрозотиолы (RS^--NO⁺) и динитрозильные комплексы негемового железа ((RS^-)₂Fe⁺(NO⁺)₂).

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНА НИТРОЗОНИЯ N0⁺.

Включение N0 в форме ионов нитрозония N0⁺ в низкомолекулярные соединения (RS^--N0⁺ или (RS^-)₂Fe⁺(NO⁺)₂) существенно расширяет круг внутри­клеточных биомолекул, с которыми он может вступать в реакцию. В первую очередь это касается разнообраз­ных белков, на тиоловые группы которых низкомоле­кулярные RS—N0 могут переносить ионы нитрозония с образованием белковых S-нитрозотиолов. Это пре­вращение резко повышает реактивность тиоловых групп белков. Поскольку тиоловые группы играют су­щественную роль в функционировании многих фер­ментов, S-нитрозирование белков — один из главных каналов, по которому N0 может активировать или по­давлять разнообразные биохимические и физиологи­ческие процессы, включающие практически все сто­роны жизнедеятельности клеток и тканей. Например, S-нитрозирование белков в кальциевых каналах клеток сердца усиливает проводимость ионов кальция. Низко­молекулярные S-нитрозотиолы активируют процессы транскрипции в клетках Escherichia coli, что приводит к экспрессии генов, ответственных за синтез белков антиоксидантной защиты. Те же S-нитрозотиолы стимулируют синтез стресс-белков, необходимых для поддержания интактности клеток и тканей в условиях стресса, например при гипертермии или действии раз­личных токсических агентов.

В последнее время получены интересные данные об инактивирующем действии S-нитрозотиолов на протеазу, необходимую для развития вируса иммуно­дефицита (ВИЧ). Обнаружено ингибирующее влияние S-нитрозирования на каспазы, белки, инициирующие конечную стадию апоптоза — распад ДНК. Апоптоз — генетически запрограммированная гибель клеток, обусловленная полной деструкцией материала генома. Еще один любопытный факт был получен совсем не­давно: оказалось, что S-нитрозотиолы способны акти­вировать теломеразу — фермент, ответственный за син­тез "генетически бессмысленного" олигонуклеотида, связывающегося с концом молекулы ДНК и позволяю­щего тем самым ДНК-полимеразе полностью копиро­вать эту молекулу (без ее укорочения) [5]. Этот резуль­тат чрезвычайно важен, поскольку теломераза играет важную роль для сохранения генетического материала при клеточном делении. Теломераза существенно за­медляет процессы старения.