НАДФН-оксидазы (NOX): обзор от открытия и молекулярных механизмов до физиологии и патологии

Активность фермента NADPH oxidase (NOX), продуцирующего активные формы кислорода (АФК), впервые была выявлена в мембране фагоцитарных клеток. Долгое время его единственной известной функцией была иммунная защита, при которой продукция АФК иммунными клетками приводит к уничтожению патогенов. NOX фагоцитов катализирует образование супероксид-аниона путем одноэлектронного трансмембранного переноса на молекулярный кислород. За прошедшие годы были обнаружены шесть гомологов каталитической субъединицы фагоцитарной НАДФН-оксидазы у человека: NOX1, NOX3, NOX4, NOX5, DUOX1 и DUOX2. Вместе с компонентом NOX2/gp91, входящим в состав самой фагоцитарной НАДФН-оксидазной системы, эти гомологи в настоящее время объединяют в семейство НАДФН-оксидаз NOX. NOX представляют собой сложные многодоменные белки, для активности которых в разных сочетаниях требуются ассоциации с другими белками. Недавние структурные данные, полученные для прокариотических и эукариотических NOX, открывают новые перспективы для понимания молекулярных механизмов регуляции NOX и продукции АФК (супероксида или перекиси водорода). Эта новая структурная информация, безусловно, будет способствовать дальнейшим исследованиям заболеваний человека. Как специализированные продуценты АФК, ферменты NOX участвуют во многих ключевых физиологических процессах, включая противоинфекционную защиту хозяина, посттрансляционную обработку белков, клеточную сигнализацию, регуляцию экспрессии генов и клеточную дифференцировку. Эти физиологические контексты будут рассмотрены в данном обзоре. Мы также обсуждаем дисрегуляцию NOX, которая может способствовать развитию широкого спектра тяжелых патологий, таких как атеросклероз, артериальная гипертензия, диабетическая нефропатия, фиброз легких, рак и нейродегенеративные заболевания, что придает этому семейству мембранных белков высокий терапевтический интерес.