精氨酸衍生NO合成已在哺乳动物、鱼类、鸟类、,无脊椎动物、植物和细菌[1]. 研究最好的是哺乳动物,其中三种不同的基因编码NOS同工酶:神经元型(nNOS或NOS-1)、细胞因子诱导型(iNOS或NOS-2)和内皮型(eNOS或NOS-3)[2]. iNOS和nNOS是可溶的,主要存在于胞浆中,而eNOS是膜相关。酶以同二聚体的形式存在,每个单体由两个主要结构域:N末端加氧酶结构域,属于血红素硫代蛋白和C末端还原酶结构域是同源的至NADPH:P450还原酶(EC1.6.2.4). The interdomain linker between the加氧酶和还原酶域包含钙调素(CaM)结合序列。NOS是已知的唯一同时需要五结合的酶辅因子/修复组:FAD、FMN、血红素、四氢生物蝶呤和Ca2+-CaM。动物NOS同工酶是催化自给的。电子流NO合成酶反应中为:NADPH-->FAD-->FMN-->血红素-->O(2)。