RNS werden bei Tieren hergestellt, beginnend mit der Reaktion von Stickoxid (*NO) mit Superoxid (O2 • −) unter Bildung von Peroxynitrit (ONOO−):
- • NO (Stickoxid) + O2*- (Superoxid) → ONOO- (Peroxynitrit)
Superoxidanion (O2−) ist eine reaktive Sauerstoffspezies, die im Gefäßsystem schnell mit Stickoxid (NO) reagiert. Die Reaktion erzeugt Peroxynitrit und erschöpft die Bioaktivität von NO. Dies ist wichtig, da NO ein Schlüsselmediator in vielen wichtigen vaskulären Funktionen ist, einschließlich der Regulation des Tonus der glatten Muskulatur und des Blutdrucks, der Thrombozytenaktivierung und der vaskulären Zellsignalisierung.
Peroxynitrit selbst ist eine hochreaktive Spezies, die direkt mit verschiedenen biologischen Zielen und Komponenten der Zelle reagieren kann, einschließlich Lipiden, Thiolen, Aminosäureresten, DNA-Basen und niedermolekularen Antioxidantien. Diese Reaktionen treten jedoch relativ langsam auf. Diese langsame Reaktionsgeschwindigkeit ermöglicht es, selektiver in der gesamten Zelle zu reagieren. Peroxynitrit kann bis zu einem gewissen Grad durch Anionenkanäle über Zellmembranen gelangen. Zusätzlich kann Peroxynitrit mit anderen Molekülen reagieren, um zusätzliche Arten von RNS zu bilden, einschließlich Stickstoffdioxid •* NO2) und Distickstofftrioxid (N2O3) sowie andere Arten von chemisch reaktiven freien Radikalen. Wichtige Reaktionen mit RNS sind:
- ONOO− + H+ → ONOOH (peroxynitrous acid) → •NO2 (nitrogen dioxide) + •OH (hydroxyl radical)
- ONOO− + CO2 (carbon dioxide) → ONOOCO2− (nitrosoperoxycarbonate)
- ONOOCO2− → •NO2 (nitrogen dioxide) + O=C(O•)O− (carbonate radical)
- •NO + •NO2 ⇌ N2O3 (dinitrogen trioxide)
Biological targetsEdit
Peroxynitrite can react directly with proteins that contain transition metal centers. Daher kann es Proteine wie Hämoglobin, Myoglobin und Cytochrom c modifizieren, indem es eisenhaltiges Häm in seine entsprechenden Eisenformen oxidiert. Peroxynitrit kann auch in der Lage sein, die Proteinstruktur durch die Reaktion mit verschiedenen Aminosäuren in der Peptidkette zu verändern. Die häufigste Reaktion mit Aminosäuren ist die Cysteinoxidation. Eine andere Reaktion ist Tyrosinnitration; Peroxynitrit reagiert jedoch nicht direkt mit Tyrosin. Tyrosin reagiert mit anderen RNS, die von Peroxynitrit produziert werden. Alle diese Reaktionen beeinflussen die Proteinstruktur und -funktion und haben somit das Potenzial, Veränderungen in der katalytischen Aktivität von Enzymen, eine veränderte Organisation des Zytoskeletts und eine beeinträchtigte Zellsignaltransduktion zu verursachen.