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
Н
2О
2
при участии FADH
2,
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 Н
2О
2
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 Н
2О
2.
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.