Typical ROS/RNS-mediated protein and side-chain modifications. Ez az ábra a ROS/RNS által okozott néhány főbb reverzibilis és irreverzibilis fehérjemodifikációt ábrázolja. A felső rész különböző módosításokat mutat be, amelyeken egyes fehérjék oxidatív stressznek kitett sejtekben áteshetnek. Ezek közül néhány reverzibilis oxidatív módosítás (zöld doboz), amely a sejt enzimatikus gépezete által visszafordítható (lásd az alábbi szöveget); egy másik reverzibilis útvonal a sejt enzimek által végzett módosítás, amely oxidatív stresszre adott válaszként következik be (sárga doboz). Ezeket a módosításokat közvetlenül a ROS/RNS vagy a ROS/RNS-re vagy a sejt eltolódott redox-állapotára válaszul végbemenő enzimatikus reakciók indukálhatják; gyakori példa erre az úgynevezett S-glutationiláció, amelyet főként a ciszteinmaradványok oxidációja indukál, és enzimatikus úton visszafordítható . Egy másik kategória a ROS/RNS által okozott irreverzibilis oxidatív módosítások kialakulása, amelyek sejt enzimekkel nem visszafordíthatóak (narancssárga). Az ilyen fehérjéket általában speciális celluláris enzimrendszerek ismerik fel és bontják le . Az ábra alsó része az oxidatív fehérjemódosításokat sorolja fel, általános elvek vagy specifikus aminosav-oldallánc reakciók szerint osztályozva. A reverzibilis módosítások főként a cisztein- és metionin-maradványokban találhatók, az egyetlen két olyan aminosav, amelyet a sejt antioxidatív enzimatikus gépezete redukálni/javítani tud. A metionin-szulfoxidot (MetSO) a metionin-szulfoxid-reduktáz Msr-A (specifikus a MetSO S-sztereoizomerjére) és Msr-B (specifikus a MetSO R-sztereoizomerjére) redukálhatja; mindkettő (Msr-A/B) tioredoxint (Th-(SH)2) használ redukáló elemként; ezt követően a Th-(S-S) a tioredoxin reduktáz enzim által NADPH-fogyasztó módon ismét Thr-(SH)2 -re redukálódik. A másik ROS/RNS-re nagyon érzékeny aminosavmaradék a cisztein. Oxidációja a fehérjékben intra- vagy intermolekuláris keresztkötéseket (diszulfidokat) okoz. A MetSO-hoz hasonlóan a cisztein is redukálható tioltranszferázok segítségével, amelyek vagy glutationt (GSH) vagy redukált tioredoxint (Th-(SH)2) használnak a diszulfid (-S-S-S-) két különálló -SH-csoportra (szulfhidril) történő redukciójához. A cisztein oxidációjának különböző szakaszai közül csak a ciszteinil-gyök (fehérje-Cys-S-) és a szulfinsavvá oxidáció (fehérje-Cys-SOH) reverzibilis, míg a szulfin- és szulfonsavvá oxidáció irreverzibilis, egyetlen ismert és erősen specializált kivétel ellenére: a szulfiredoxin valóban képes a peroxiredoxinokban a szulfinsavat (fehérje-Cys-SO2H) redukálni egy ATP-fogyasztó reakcióban . Az SH-csoportok elvesztése a fehérjék félre-/felhajtását, inaktiválódását (katalitikus központ), csökkent antioxidatív kapacitást, valamint specifikus funkciók elvesztését eredményezheti. Az irreverzibilis fehérjemódosítások variációja messze meghaladja a reverzibilisekét, és közös bennük, hogy a sejt antioxidatív gépezete által nem javíthatók/csökkenthetők. Az ilyen általános módosításokat (az ábra alsó részének bal oldali leíró mezője) olyan erősen reaktív gyökök támadása idézheti elő, mint a hidroxil, amelyek képesek a fehérje fragmentálódását előidézni, míg a glicin, valamint a prolin, hisztidin és lizin támadása fontos szerepet játszik; továbbá a hisztidin fontos szerepet játszik a kovalens keresztkötések kialakításában. Más események a de- és transzamináció (a glutamin- és aszparagin-maradványok), amelyek akár spontán módon is bekövetkezhetnek, és nem kell, hogy ROS/RNS közvetítse/indukálja őket . Továbbá kimutatták az úgynevezett fejlett glikációs végtermékek (AGE-k) képződését: Nε-karboxi-metil-lizin (CML) és Nε-karboxi-etil-lizin (CEL), valamint különböző glikoxal-lizin-dimerek (GOLD) és metilglikoxal-lizin-dimerek (MOLD) vagy pentoszidin . Ezek az AGE-k cukrok és fehérjék termékei, glikált fehérjéket képezve, amelyek előfordulhatnak a metilglikoxálból is, amely egy triózokból származó erős glikáló szer. Nagyon hajlamosak az oxidatív módosításokra a sejtben lévő lipidek is. A ROS/RNS által közvetített károsodást követően többek között erősen reaktív aldehidek keletkeznek, amelyek képesek reakcióba lépni a fehérjékkel. A fő reaktív aldehidek a 4-hidroxi-2,3-nonénal (HNE, a lipidperoxidáció egyik leggyakoribb terméke, egy bifunkciós aldehid, amely ciszteinnel, lizinnel vagy hisztidinnel való reakció révén képes a fehérjéket kovalensen keresztkötni, majd egy másik fehérje lizinmaradványával való reakció) , a 4-hidroxihexenál (HHE), a malondialdehid (MDA, lizinmaradványokkal Nε-malondialdehiddeliszint vagy a fluoreszcens 1,4-dihidropiridin-3,5-dikarbaldehiddel alkot) . A glioxál és az akrolein aldehidek elsősorban lizinnel, argininnel és hisztidinnel reagálnak. Az említett reakciók megfelelő végtermékeit a szakirodalom “fejlett lipidperoxidációs végtermékeknek” (ALE-k) nevezi. A fehérje gerincének fragmentációjának tipikus lépése a fehérjén belüli alkoxilgyök képződése, amely az ún. diamid vagy α-aminációs útvonalon keresztül bomolhat . Az egyes maradékok irreverzibilis oxidatív módosításai nagy változatosságot mutatnak, de a biológiai rendszerekben több uralkodó módosítás is megtalálható, amelyek közül néhány az ábra alsó részének jobb oldali leíró mezőjében található. A sejtekben a 3-nitrotirózin képződése elsősorban a peroxinitrit (ONOO-) jelenlétére utal, így a 3-nitrotirózin immunkémiai kimutatása az ONOO által közvetített fehérjeoxidáció mennyiségi és minőségi markere lett . A dityrozinok főként két tirozilgyök reakciója révén keletkeznek . Ezek keletkezhetnek a tirozin oldalláncok hidroxil gyökkel, hipoklorit vagy peroxinitrit reakciójával . Ezenkívül a fenilalanin, a tirozin és a triptofán hidroxilgyök által közvetített hidroxilálása is jelentős szerepet játszik, valamint a hisztidin hasonló reakciói, amelyek során 2-oxohisztidin képződik . A fehérje-karbonilok a leggyakoribb oxidatív fehérjemódosítások – képződésük sebessége körülbelül 10-szer nagyobb, mint bármely más oxidatív fehérjemódosításé. A fehérje-karbonilok főként a valin, leucin, izoleucin, lizin, glutamin, arginin és prolin oldalláncok oxidációjával keletkeznek. Nagy gyakoriságuk és a könnyen kezelhető módszerek bevezetése miatt a fehérjekarbonilok az oxidatív fehérjemódosítás leggyakrabban használt mennyiségi markerei. (Az ábra legendájában szereplő színhivatkozások értelmezéséért az olvasót a cikk internetes változatára utaljuk)

.