redoxsignaalien

Redoxsignaalien käsite viittaa biologisiin pienikokoisiin, reaktiivisiin yhdisteisiin sekä näihin liittyviin redoxreaktioihin, joiden kautta soluissa välittyy signaaleja. Näitä yhdisteitä syntyy ja poistuu kontrolloidusti, ja ne voivat muuttaa kohdemolekyylien rakennetta sekä toimintaa, jotta solun vaste sekä fysiologiset prosessit sopeutuvat ympäristöön ja sisäisiin tiloihin.

Yleisimmät redoxsignaalit ovat reaktiivisia hapen lajeja (ROS) kuten vetyperoksidi (H2O2) sekä superoksidi (O2•−), sekä reaktiivisia typpeä sisältäviä lajeja (RNS) kuten typpioksidi (NO) ja peroksynitri (ONOO−). Lisäksi tunnistetaan reaktiivisia rikkiyhdisteitä (RSS), kuten persulfideja. Näillä aineilla on kyky muuttaa proteiinien kysteiiniryhmiä ja siten säädellä proteiinien aktiivisuutta sekä signaaliprosesseja.

Lähteitä redoxsignaaleille ovat NADPH-oksidaasit (NOX/DUOX), mitokondrioiden elektroninsiirtoketju sekä xantiinoksidaasi sekä joissakin tilanteissa NO-syntesissä osallistuvat entsyymit. Signaalin tuotanto on usein paikallista ja ajoitettua, jolloin oksidatiivinen tila kohdentuu tiettyihin soluihin ja tilaan.

Mekanismi ja kohteet: Reversiibeli oksidointi kysteiiniryhmissä johtaa sulfenikaatioon, disulfidilaatioihin tai S-glutathionilaatioon, mikä muuttaa proteiinien aktiivisuutta. Tämä säätely vaikuttaa signaalipolkuihin kuten MAPK-, PI3K/Akt-, NF-κB- ja Nrf2-reitityksiin sekä ionikanavien toimintaan. Redox-signaalit voivat toimia kytkiminä eri soluvaiheissa.

Fyysiset ja patologiset näkökulmat: Normaalisti redoxsignaalit osallistuvat solujen proliferation, erilaistumiseen, immuunivasteisiin ja verisuonten säätelyyn. Liiallinen oksidatiivinen stressi tai epätasapaino redoxtasapainossa liittyy sairauksiin kuten syöpä, neurodegeneratiiviset sairaudet sekä sydän- ja verisuonitaudit. Redoxtason hallintaan kuuluvat antioksidantit kuten glutationi ja thioredoksiinijärjestelmät. Redox-signaalien mittaaminen on haastavaa, koska ne ovat nopeita ja paikallisesti rajoittuneita.