Signaling and Redox Regulation by Nitric Oxide, Superoxide and Carbon Monoxide

Zitieren

Dateien zu dieser Ressource

Prüfsumme: MD5:907a296399e2b4f2dcd18a32624f2f87

FREIN, Daniel, 2006. Signaling and Redox Regulation by Nitric Oxide, Superoxide and Carbon Monoxide [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz

@phdthesis{Frein2006Signa-6794, title={Signaling and Redox Regulation by Nitric Oxide, Superoxide and Carbon Monoxide}, year={2006}, author={Frein, Daniel}, address={Konstanz}, school={Universität Konstanz} }

Diese Arbeit untersucht die chemischen Grundlagen der Redox-Regulation, d.h. die physiologische Regulation der Enzymaktivität durch oxidative Modifikationen von regulatorischen Enzymen. Durch vorausgehende Arbeiten unserer Arbeitsgruppe konnte die zentrale Funktion von Stickstoffmonoxid und Superoxid bei der Entstehung von Peroxynitrit aufgezeigt werden. Peroxynitrit ist für die Nitrierung von Tyrosin verantwortlich und wurde als ein hemmendes Agens für die Prostazyklinsynthase ausgiebig untersucht. Im Gegensatz dazu ist der Mechanismus und die Bedeutung der S-Nitrosierung als eine deutlich häufigere posttranslationale Proteinmodifikation bisher kaum verstanden. Die vorliegenden Daten leisten einen Beitrag zum Verständnis der Chemie solcher Redox-Regulationen, insbesondere durch folgende Ergebnisse:<br /><br />- Im Gegensatz zu Berichten in der Literatur stellten wir fest, dass Stickstoffmonoxid alleine nicht zu S-Nitrosierung unter physiologischen Bedingungen führen kann. Im Modell der N-Nitrosierung von 2,3-Diaminonaphthalen ist die Gegenwart von Superoxid mit einem optimalen Verhältnis von 2-3:1 von Stickstoffmonoxid zu Superoxid erforderlich, was darauf hinweist, dass entweder N2O3 (3:1) oder eine [NO+]-Spezies (2:1) beteiligt ist. Da der N2O3-spezifische Inhibitor Azid keinen Effekt zeigte, schlagen wir den letzteren Mechanismus vor.<br /><br />- Aufgrund von Versuchen mit variierenden Verhältnissen zwischen Stickstoffmonoxid- und Superoxid-Bildung nehmen wir an, dass Stickstoffmonoxid mit Peroxysalpetriger Säure (HOONO) reagiert und so zur Bildung des postulierten [NO+]-Spezies führt. Dieses gilt für in situ gebildetes Peroxynitrit, während für die schnelle Zugabe großer Mengen in Gegenwart von Stickstoffmonoxid andere Ergebnisse bekannt sind. Allerdings entspricht letzteres jedoch nicht den physiologischen Bedingungen.<br /><br />- Es konnte gezeigt werden, dass unter der Verwendung von eingefrorenen Proben erhaltene Daten aus der Literatur über Nitrierungen und Nitrosierungen Artefakte aufweisen. Diese erhöhte Bildung von 3-Nitrotyrosin und S-Nitrosothiolen beruht auf dem Absinken des pH-Werts während des langsamen Einfrierens in der Gegenwart von Natriumphosphatpuffer. Dadurch wird die Bildung von Salpetriger Säure ermöglicht, welche Nitrosierungen, und durch aerobe Oxidation, auch die Bildung von nitrierten Produkten erlaubt.<br /><br />- Wir postulieren, dass S-Nitrosierungen in der Zelle als eine Vorphase für Oxidationen und Nitrierungen durch Peroxynitrit auftreten. Dieses wird unterstützt durch die beschriebene Blockierung der NADPH- und NADH-Versorgung durch S-Nitrosierungen. Da so die antioxidative Kapazität der Zelle sinkt, würden die entstehenden Bedingungen eine Akkumulation von Peroxynitrit erlauben.<br /><br />- Durch kinetische Berechnungen wurde das System Stickstoffmonoxid/Superoxid mit dem Ziel der Bestimmung der steady-state Konzentrationen von Peroxynitrit untersucht. Ausgehend von den erhaltenen Daten erscheint es unwahrscheinlich, dass sich unter Ruhebedingungen in der Zelle ausreichende Konzentrationen an Peroxynitrit zur Nitrierung von Tyrosin bilden können. Dieses stützt unsere Hypothese eines vorausgehenden Ausschaltens reduktiver Mechanismen, welches erst die Bildung relevanter Konzentrationen von Peroxynitrit ermöglicht.<br /><br />- Submikromolare Konzentrationen von Kohlenmonoxid führen zur Tyrosin-Nitrierung, wahrscheinlich der Prostazyklinsynthase, in Gefäßen des Gehirns. Für den verantwortlichen Mechanismus wurden mehrere Möglichkeiten in Betracht gezogen und experimentell untersucht, jedoch ohne abschließende Ergebnisse zu erhalten. Eine andere Möglichkeit wäre, dass CO die Bindung von Stickstoffmonoxid an Myoglobin oder Hämoglobin blockiert und daher die Verfügbarkeit von Stickstoffmonoxid erhöht. Allerdings können unsere Daten eine Stimulation der NOS-1 durch CO nicht ausschließen und ein Öffnen von Kalzium-aktivierten Kalium-Kanälen vom BK-Typ über eine Häm-assoziierte Untereinheit könnte ein anderes mögliches Target von CO darstellen.<br /><br />Unsere Ergebnisse haben so einen tieferen Einblick in das komplexe Zusammenspiel von Stickstoffmonoxid und Superoxid ermöglicht und liefern daher eine neue Grundlage für das Verständnis der Redox-Regulation. Signalübermittlung und Redoxregulation durch Stickstoffmonoxid, Superoxid und Kohlenmonoxid Frein, Daniel Signaling and Redox Regulation by Nitric Oxide, Superoxide and Carbon Monoxide 2011-03-24T17:29:13Z deposit-license application/pdf 2011-03-24T17:29:13Z eng Frein, Daniel 2006

Dateiabrufe seit 01.10.2014 (Informationen über die Zugriffsstatistik)

Dissertation_D_Frein.pdf 151

Das Dokument erscheint in:

KOPS Suche


Stöbern

Mein Benutzerkonto