Published October 1, 2022
| Version v1
Publication
Open
Evolutionary and structural analyses of the NADPH oxidase family in eukaryotes reveal an initial calcium dependency
Creators
- 1. University of Pavia
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. University of Groningen
- 4. National University of San Luis
Description
Reactive oxygen species are unstable molecules generated by the partial reduction of dioxygen. NADPH oxidases are a ubiquitous family of enzymes devoted to ROS production. They fuel an array of physiological roles in different species and are chemically demanding enzymes requiring FAD, NADPH and heme prosthetic groups in addition to either calcium or a various number of cytosolic mediators for activity. These activating partners are exclusive components that partition and distinguish the NOX members from one another. To gain insight into the evolution of these activating mechanisms, and in general in their evolutionary history, we conducted an in-depth phylogenetic analysis of the NADPH oxidase family in eukaryotes. We show that all characterized NOXs share a common ancestor, which comprised a fully formed catalytic unit. Regarding the activation mode, we identified calcium-dependency as the earliest form of NOX regulation. The protein-protein mode of regulation would have evolved more recently by gene-duplication with the concomitant loss of the EF-hands motif region. These more recent events generated the diversely activated NOX systems as observed in extant animals and fungi.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
أنواع الأكسجين التفاعلي هي جزيئات غير مستقرة ناتجة عن الاختزال الجزئي للأكسجين الثنائي. أكسيداز NADPH هي عائلة واسعة الانتشار من الإنزيمات المخصصة لإنتاج ROS. فهي تغذي مجموعة من الأدوار الفسيولوجية في الأنواع المختلفة وتتطلب إنزيمات كيميائية تتطلب بدعة، NADPH ومجموعات الأطراف الاصطناعية الهيم بالإضافة إلى الكالسيوم أو عدد مختلف من الوسطاء الخلويين للنشاط. شركاء التنشيط هؤلاء هم مكونات حصرية تفصل وتميز أعضاء أكاسيد النيتروجين عن بعضها البعض. للحصول على نظرة ثاقبة لتطور آليات التنشيط هذه، وبشكل عام في تاريخها التطوري، أجرينا تحليلًا متعمقًا للتطور الوراثي لعائلة NADPH oxidase في حقيقيات النوى. نظهر أن جميع أكاسيد النيتروجين المميزة تشترك في سلف مشترك، والذي يتكون من وحدة حفازة كاملة التكوين. فيما يتعلق بوضع التنشيط، حددنا الاعتماد على الكالسيوم كأول شكل من أشكال تنظيم أكاسيد النيتروجين. كان من الممكن أن يتطور وضع تنظيم البروتين والبروتين في الآونة الأخيرة عن طريق ازدواج الجينات مع ما يصاحب ذلك من فقدان لمنطقة زخرفة الأيدي EF. أنتجت هذه الأحداث الأخيرة أنظمة أكاسيد النيتروجين المنشطة بشكل متنوع كما لوحظ في الحيوانات والفطريات الموجودة.Translated Description (French)
Les espèces réactives de l'oxygène sont des molécules instables générées par la réduction partielle du dioxygène. Les NADPH oxydases sont une famille omniprésente d'enzymes dédiées à la production de ROS. Ils alimentent un éventail de rôles physiologiques chez différentes espèces et sont des enzymes chimiquement exigeantes nécessitant des groupes prothétiques FAD, NADPH et heme en plus du calcium ou d'un certain nombre de médiateurs cytosoliques pour l'activité. Ces partenaires activateurs sont des composants exclusifs qui séparent et distinguent les membres NOX les uns des autres. Pour mieux comprendre l'évolution de ces mécanismes d'activation, et en général de leur histoire évolutive, nous avons mené une analyse phylogénétique approfondie de la famille des NADPH oxydases chez les eucaryotes. Nous montrons que tous les NOX caractérisés partagent un ancêtre commun, qui comprenait une unité catalytique entièrement formée. En ce qui concerne le mode d'activation, nous avons identifié la dépendance au calcium comme la première forme de régulation des NOX. Le mode de régulation protéine-protéine aurait évolué plus récemment par duplication génique avec la perte concomitante de la région du motif EF-mains. Ces événements plus récents ont généré les systèmes de NOX diversement activés observés chez les animaux et les champignons existants.Translated Description (Spanish)
Las especies reactivas de oxígeno son moléculas inestables generadas por la reducción parcial de dioxígeno. Las NADPH oxidasas son una familia ubicua de enzimas dedicadas a la producción de ero. Alimentan una serie de funciones fisiológicas en diferentes especies y son enzimas químicamente exigentes que requieren FAD, NADPH y grupos protésicos hemo, además de calcio o un número diverso de mediadores citosólicos para la actividad. Estos socios de activación son componentes exclusivos que dividen y distinguen los miembros de NOX entre sí. Para conocer la evolución de estos mecanismos de activación, y en general en su historia evolutiva, realizamos un análisis filogenético en profundidad de la familia NADPH oxidasa en eucariotas. Mostramos que todos los NOX caracterizados comparten un ancestro común, que comprendía una unidad catalítica completamente formada. Con respecto al modo de activación, identificamos la dependencia del calcio como la forma más temprana de regulación de NOX. El modo de regulación proteína-proteína habría evolucionado más recientemente por duplicación génica con la pérdida concomitante de la región del motivo EF-hands. Estos eventos más recientes generaron los sistemas de NOX ACTIVADOS DE forma diversa como se observa en los animales y hongos existentes.Files
1_s2.0_S2213231722002087_main.pdf.pdf
Files
(7.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:61a965dcb81213aea40af81cb707d3f6
|
7.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تكشف التحليلات التطورية والهيكلية لعائلة NADPH oxidase في حقيقيات النوى عن اعتماد أولي على الكالسيوم
- Translated title (French)
- Les analyses évolutives et structurelles de la famille des NADPH oxydases chez les eucaryotes révèlent une dépendance initiale au calcium
- Translated title (Spanish)
- Los análisis evolutivos y estructurales de la familia NADPH oxidasa en eucariotas revelan una dependencia inicial del calcio
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4290861594
- DOI
- 10.1016/j.redox.2022.102436
References
- https://openalex.org/W1591325634
- https://openalex.org/W1603573817
- https://openalex.org/W1966445252
- https://openalex.org/W1976168981
- https://openalex.org/W1977551186
- https://openalex.org/W1978979107
- https://openalex.org/W1981099635
- https://openalex.org/W1985234565
- https://openalex.org/W1986099097
- https://openalex.org/W1986221769
- https://openalex.org/W1986241637
- https://openalex.org/W1986439862
- https://openalex.org/W1987008536
- https://openalex.org/W1987145969
- https://openalex.org/W1995996847
- https://openalex.org/W1996783916
- https://openalex.org/W1999221113
- https://openalex.org/W2007437829
- https://openalex.org/W2007636933
- https://openalex.org/W2014115546
- https://openalex.org/W2020319663
- https://openalex.org/W2021660616
- https://openalex.org/W2024891861
- https://openalex.org/W2026517317
- https://openalex.org/W2033147946
- https://openalex.org/W2038894510
- https://openalex.org/W2041877620
- https://openalex.org/W2059971395
- https://openalex.org/W2071041070
- https://openalex.org/W2075527204
- https://openalex.org/W2085128107
- https://openalex.org/W2086286358
- https://openalex.org/W2092146175
- https://openalex.org/W2093563591
- https://openalex.org/W2094908805
- https://openalex.org/W2105940831
- https://openalex.org/W2106453911
- https://openalex.org/W2110335151
- https://openalex.org/W2120295449
- https://openalex.org/W2125079066
- https://openalex.org/W2125924450
- https://openalex.org/W2132696478
- https://openalex.org/W2144106355
- https://openalex.org/W2150180767
- https://openalex.org/W2150574600
- https://openalex.org/W2155083127
- https://openalex.org/W2158266834
- https://openalex.org/W2161221936
- https://openalex.org/W2183330967
- https://openalex.org/W2249402110
- https://openalex.org/W2558889343
- https://openalex.org/W2559096641
- https://openalex.org/W2570412191
- https://openalex.org/W2589654769
- https://openalex.org/W2626208092
- https://openalex.org/W2734356283
- https://openalex.org/W2751583588
- https://openalex.org/W2766223740
- https://openalex.org/W2768066298
- https://openalex.org/W2799524357
- https://openalex.org/W2895936918
- https://openalex.org/W2989875435
- https://openalex.org/W3010482441
- https://openalex.org/W3083406432
- https://openalex.org/W3086500347
- https://openalex.org/W3121080120
- https://openalex.org/W3159578940
- https://openalex.org/W3177828909
- https://openalex.org/W4220678966
- https://openalex.org/W4233162916