活性氧作為細胞信號和功能的特異性分子調(diào)節(jié)器

　　氧化還原反應(yīng)與能量代謝有著內(nèi)在的聯(lián)系。因此，氧化還原過程對于生物生理學(xué)和生命本身是必不可少的?；钚匝?Ros)描述了在正常有氧代謝過程中產(chǎn)生的一組不同的分子氧衍生物。多種ROS產(chǎn)生和清除系統(tǒng)積極維持細胞內(nèi)氧化還原狀態(tài)，介導(dǎo)氧化還原信號，調(diào)節(jié)細胞功能。ROS，特別是過氧化氫(H2O2)，能夠可逆地氧化靶蛋白上關(guān)鍵的、氧化還原敏感的半胱氨酸殘基。這些氧化翻譯后修飾(PTM)可以控制許多酶和轉(zhuǎn)錄因子(TF)的生物活性，以及它們的細胞定位或與結(jié)合伙伴的相互作用。這篇綜述描述了氧化還原調(diào)節(jié)在生理細胞代謝中的不同作用，并對氧化還原穩(wěn)態(tài)失調(diào)時疾病的病理生理學(xué)提供了見解。

　　代謝描述了將分子轉(zhuǎn)化為能量和細胞構(gòu)建塊的生化反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。不足為奇的是，代謝反應(yīng)受到嚴格控制，以確保滿足細胞、組織和器官的特定要求。此外，細胞還需要對環(huán)境變化做出快速反應(yīng)和適應(yīng)的能力，例如，對養(yǎng)分供應(yīng)不足的反應(yīng)和適應(yīng)能力。生理過程，如發(fā)育和生長，與新陳代謝的根本變化有關(guān)。代謝改變也發(fā)生在病理生理條件下，包括腫瘤形成、2型糖尿病和衰老等疾病。

　　細胞內(nèi)的代謝流量取決于底物的可用性和酶的活性。長期的代謝調(diào)節(jié)是在基因和蛋白表達水平上實現(xiàn)的，而快速、短期的代謝適應(yīng)是通過變構(gòu)效應(yīng)和/或翻譯后修飾(PTM)實現(xiàn)的。PTM包括磷酸化、乙酰化、泛素化和甲基化，以及氧化修飾，這些都是本綜述的重點。

　　氧化還原代謝是細胞代謝的一個重要子集，它描述了氧化還原反應(yīng)、氧化PTM及其細胞輸出的精細調(diào)控網(wǎng)絡(luò)?；钚匝?ROS)包括幾種分子氧的衍生物，分子氧是正常有氧代謝的副產(chǎn)物。幾十年來，活性氧只被認為是“有毒”的細胞廢物。實際上，增強的ROS水平可以指示和不可逆的氧化事件，對生物大分子如DNA，脂質(zhì)和蛋白質(zhì)造成**性損害，最終導(dǎo)致細胞死亡和/或疾病的潛在發(fā)展。最近，人們認識到ROS在調(diào)節(jié)細胞功能的幾乎所有方面都有微妙的作用。這種所謂的氧化還原信號通過改變代謝酶和轉(zhuǎn)錄因子(TF)的活性以及調(diào)節(jié)基因表達和表觀遺傳修飾來控制細胞功能。

　　線粒體活性氧產(chǎn)生和能量代謝的氧化還原調(diào)節(jié)

　　為了將ROS維持在較低的穩(wěn)態(tài)水平，細胞內(nèi)有幾種高度豐富的抗氧化劑系統(tǒng)。還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)是葡萄糖通過磷酸戊糖途徑代謝時產(chǎn)生的重要氧化還原輔因子，是谷胱甘肽還原酶(GR)等抗氧化酶的重要氧化還原輔因子，也是產(chǎn)生NADPH氧化酶(NOxs)的重要底物。因此，細胞新陳代謝與細胞氧化還原狀態(tài)密切相關(guān)。

　　氧化還原生物學(xué)在器官和生物體水平上支持許多重要的生理過程，如細胞外基質(zhì)的形成、傷口愈合和免疫。在這篇綜述中，作者特別關(guān)注細胞內(nèi)氧化還原信號過程，強調(diào)氧化還原調(diào)節(jié)對細胞功能的廣泛影響，以及病理生理學(xué)中氧化還原失衡的含義。