Сборка и активация NADPH-оксидазы
В покоящейся клетке элементы фермента разобщены, чтобы предотвратить самоповреждение. В мембранах специфических гранул находится флавоцитохром b558 (субъединицы gp91phox, p22phox и белок Rap1a). В цитозоле располагаются белки p47phox, p67phox, p40phox и ГТФаза Rac-2.
Процесс сборки запускается рецепторами («мусорщиками») при контакте с объектом. Гранулы сливаются с фагосомой, а мембранные фосфоинозитиды (PI-3,4P₂ и PI-3P) служат «якорями» для цитозольных компонентов.
Этапы сборки на мембране фаголизосомы:
- Протеинкиназа С (PKC) фосфорилирует p47phox, активируя его PX- и SH3-домены.
- PX-домен связывается с мембранным PI-3,4P₂, а SH3 контактирует с p22phox.
- Переместившийся p47phox «подтягивает» в мембрану белок p67phox.
- Адапторный белок p40phox дополнительно фиксируется на мембранном PI-3P.
- ГТФаза Rac-2 теряет свой ингибитор (GDI), внедряется в мембрану и связывается с p67phox.
Генерация активных форм кислорода (АФК)
Собранная оксидаза меняет конформацию: gp91phox начинает взаимодействовать с кофактором NADPH (продукт гликолиза). Запускается перенос электронов: от NADPH на FAD, затем через два гема — на молекулярный кислород.
В результате кислород восстанавливается до супероксиданиона (O₂⁻). Этот короткоживущий радикал поступает внутрь фаголизосомы. Далее фермент супероксиддисмутаза соединяет две такие молекулы, образуя перекись водорода (H₂O₂).
Совместно с ионами железа эти вещества порождают гидроксил-радикал (OH) — сильнейший окислитель, который разрывает пептидные связи, окисляет сульфгидрильные группы и вызывает перекисное окисление липидов бактериальной стенки, ведя к гибели микроба.
Миелопероксидазная система
Миелопероксидаза (МПО) — маркерный фермент азурофильных гранул нейтрофилов (до 5% всего белка клетки). Она образует мощную бактерицидную систему вместе с перекисью водорода и ионами галогенов.
Механизмы разрушения патогенов:
- С йодидом (I⁻): окисляется до молекулярного йода, который связывает сульфгидрильные группы белков.
- С хлоридом (Cl⁻): при участии H₂O₂ превращается в хлорноватистую кислоту (HOCl). Она реагирует с аминокислотами, образуя токсичные хлорамины.
- Радикалы и синглетный кислород: HOCl окисляется супероксидом, выделяя синглетный кислород и гидроксил-радикал. Синглетный кислород разрушает полиненасыщенные жирные кислоты мембран и участвует в образовании бактерицидного озона.
Активные формы азота
Помимо кислородных радикалов, фагоциты синтезируют токсичные производные азота. Они образуются путем окисления аминокислоты аргинина до цитруллина.
В фагоцитах за этот процесс отвечает индуцибельная изоформа фермента — макрофагальная NO-синтаза (iNOS). Ее главным стимулятором выступает интерферон-гамма (IFNγ). В результате работы фермента выделяется оксид азота (NO), который значительно усиливает микробицидный потенциал клетки.
Для запоминания последовательности сборки цитозольной части: «47-й прокладывает путь (цепляется за мембрану), тянет за собой 67-го, а 40-й страхует их рядом».
Вопросы с занятий и экзамена
Что такое «кислородный взрыв»?
Это резкое потребление кислорода фагоцитом для работы NADPH-оксидазы. В ходе реакции образуется супероксидный радикал, необходимый для бактерицидности.
Зачем фагоциту нужна супероксиддисмутаза и каталаза?
Супероксиддисмутаза превращает супероксид в перекись водорода для дальнейшего синтеза более токсичных веществ. Каталаза же инактивирует излишки перекиси до воды и кислорода, защищая саму клетку от саморазрушения.
Какое клиническое значение имеет фермент NADPH-оксидаза?
При генетических мутациях, нарушающих структуру субъединиц этого фермента, фагоциты теряют способность убивать патогены. Это приводит к развитию тяжелой хронической гранулематозной болезни.
Что ещё разобрать по теме
- Структура и функции доменов PX и SH3 в связывании цитозольных белков.
- Механизмы фосфорилирования ГТФазы Rac-2 и роль ингибитора GDI.
- Химические реакции спонтанной дисмутации радикалов в фаголизосоме.
- Патогенез хронической гранулематозной болезни.
- Пути метаболизма аргинина: баланс активности аргиназы и iNOS.
Разберите тему целиком в курсе «Иммунология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Кислородзависимые механизмы бактерицидности» и ещё 723 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 23 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Врождённый иммунитет»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.