МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ И РЕГУЛЯЦИИ АКТИВНОСТИ КСАНТИНОКСИДАЗЫ И КСАНТИДЕГИДРОГЕНАЗЫ НА КВАНТОВОМ УРОВНЕ

Сумбаев В. В., Розанов А. Я.
Кафедра биохимии Одесского Госуниверситета им. И.И. Мечникова, 270058 Одесса, Украина
Изучена роль кофакторов в проявлении активности ксантиноксидазы (КО) и ксантиндегидрогеназы (КДГ). КО и КДГ - две функциональные формы одного и того же фермента, их структура полностью совпадает. В механизмах их действия и регуляции, исследованных при помощи специально отработанных методов, отмечены существенные различия. В ходе КО-реакции происходит окисление FeS-центра с образованием супероксидного радикала, который превращается в Н2О2 при участии FADH2, образующегося при дегидрировании субстрата и воды. Оставшийся у FAD электрон восстанавливает FeS-центр. Мо(V) изменяет свою валентность (Mo(VI)), отдавая электрон, что приводит к разрушению Н2О2 до ОН и ОН. ОН связывается с возбужденным Мо и переносится на субстрат при его участии с образованием продукта реакции. Мо восстанавливает при этом свою исходную валентность. Гидроксильные радикалы, образующиеся на двух мономерах КО, конденсируются в Н2О2. В ходе КДГ-реакции Мо(V) расщепляет воду до гидроксил-аниона и водорода, изменяя при этом свою валентность, в результате чего водород атакует и разрывает двойную связь в структуре субстрата. Мо(VI) связывается с гидроксил-анионом и переносит его на субстрат с образованием гидрата субстрата. Сам Мо восстанавливает при этом свою исходную валентность. Далее происходит дегидрирование образовавшегося гидрата субстрата при помощи FAD с образованием продукта реакции и последующей передачей электронов и протонов на NAD - конечный акцептор электронов и протонов в данной реакции. Восстановители-антиоксиданты (аскорбинат, глутатион, дитиотреитол и цистеин) активируют КО-реакцию, поддерживая FAD и FeS-центры в восстановленном состоянии, за счет чего увеличивается количество гидроксилированных молекул субстрата. Однако при больших концентрациях они ингибируют КО, мешая нормальному дегидрированию субстрата. Эти же восстановители ингибируют КДГ-реакцию, поддерживая FAD в восстановленном состоянии, что препятствует дегидрированию гидрата субстрата. Кофеин конкурентно ингибирует КО и КДГ, а кортикостероиды неконкурентно ингибируют обе формы (скорее всего в данном случае имеет место аллостерическое ингибирование, но не стоит исключать и возможность связывания кортикостероидов с возбужденным Мо). Изучена кинетика реакций и рассчитаны соответствующие константы. Изучено соотношение между количеством информации о структуре субстрата и о структуре кофакторов, которым располагает фермент. Проведено сравнение полученных для КО и КДГ данных с данными для других оксидоредуктаз.