現代の分子生物学は、体の機能を調節する膨大な数の大規模で複雑なタンパク質と遺伝子を明らかにしている。 対照的に、過去10年間の発見は、神経伝達、血管調節および免疫応答の重要な特徴が、非常に単純な化学物質である一酸化窒素（NO）によって媒介されることを示しています。 内因性NOは、3つの異なるカルモジュリン依存性NOシンターゼ（NOS）酵素のファミリーによってアルギニンから生成されます。 内皮細胞（ｅＮＯＳ）およびニューロン（ｎＮＯＳ）からのＮＯＳは、両方とも構成的に発現される酵素であり、その活性は細胞内カルシウムの増加によって刺激される。 NOの免疫機能は、カルシウム非依存性誘導性NOS（iNOS）によって媒介される。 INOSタンパク質の発現は、サイトカインの特定の組み合わせによって媒介される転写活性化を必要とする。 三つのNOSはすべてNADPHを電子供与体として使用し、シトルリンの化学量論的形成を伴うアルギニンのNOへの五電子酸化を触媒するために五つの酵素補因子を用いている。 ボディ中のNOのハイレベルは独特なメッセンジャーの分子として機能しないニューロンにあります。 自律神経系では、主要な非アドレナリン作動性非コリン作動性（NANC）神経伝達物質として機能しない。 このNANCの細道は大脳の循環および胃腸、泌尿生殖器および呼吸路の平滑筋の弛緩の作成の特に重要な役割を担います。 自律神経のNOSの活動のDysregulationは片頭痛の頭痛、肥大の幽門の狭窄症および男性の無力を含む多様な病態生理学的な条件の主要な役割を担います。 脳では、神経調節因子としての機能はなく、学習と記憶の側面を仲介するように見えます。
内因性NOはもともと平滑筋弛緩のメディエーターとして評価されていましたが、NOは骨格筋においても主要な役割を果たしています。 生理学的には、筋肉由来のNOは、骨格筋収縮性および運動誘発性グルコース取り込みを調節する。 ＮＮＯＳは骨格筋の原形質膜で起こり、これは筋肉灌流を調節するために血管系へのＮＯの拡散を促進する。 ｎｎｏｓ蛋白質は骨格筋のジストロフィン複合体に発生し，ｎｏは筋ジストロフィーの病態生理に関与している可能性がある。
興奮性組織におけるNOシグナル伝達は、特定の細胞標的へのNOの迅速かつ制御された送達を必要とする。 NOシグナル伝達のこの厳密な制御は、主にNO生合成のレベルで調節されている。 NNOS活性の急性制御は、アロステリック酵素調節、翻訳後修飾および酵素の細胞内ターゲティングによって媒介される。 nNOSタンパク質レベルはまた、遺伝子転写の変化によって動的に調節され、これは組織NOレベルの長期的な変化をもたらす。 NOは通常、生理学的神経メディエーターとして機能するが、NOの過剰産生は脳損傷を媒介する。 脳虚血および他の興奮毒性プロセスに関連するグルタミン酸受容体の過剰活性化は、NOの大規模な放出をもたらす。 フリーラジカルとして、NOは本質的に反応性であり、重要な代謝酵素を損傷し、スーパーオキシドと反応してさらに強力な酸化剤、ペルオキシニトライトを形成することによって細胞毒性を仲介する。 これらのメカニズムを通して、NOは打撃、パーキンソン病、ハンチントン病および筋萎縮性側索硬化症のpathophysiologyの主要な役割を担うようです。
