Кіріспе

Ксантин оксидазасы (XO, кейде XAO) – ферменттер класы, реактивті оттегі түрлерін түзетуге қабілетті ферменттердің бір түрі – ксантин оксидоредуктазасы. Бұл ферменттер гипоксантиннің ксантинге тотығуын катализдейді және ксантиннің зәр қышқылына тотығуын одан әрі катализдей алады. Бұл ферменттер кейбір түрлерде, оның ішінде адамдарда пуриндердің метаболизмінде маңызды рөл атқарады. Ксантин оксидазасы ферменттік белсенділік ретінде анықталады (EC 1.17.3.2). Адамда HGNC бекіткен XDH гендік символына ие осы ақуыз ксантин дегидрогеназа белсенділігіне де ие болуы мүмкін (EC 1.17.1.4). Бауырдағы ақуыздың көп бөлігі ксантин дегидрогеназа белсенділігімен қатар болады, бірақ оны қайтымды сульфгидрилдік тотығу немесе қайтымсыз протеолитикалық өзгерту арқылы ксантин оксидазасына айналдыруға болады.

Белоктың құрылымы

Ақуыз ірі, молекулалық салмағы 270 кДа, және екі флавин молекуласы (FAD ретінде байланысқан), 2 молибден атомы және ферменттік бірлікке 8 темір атомы байланысқан. Молибден атомдары молибдоптерин кофакторлары түрінде кездеседі және ферменттің активті орындары болып табылады. Темір атомдары [2Fe 2S] ферредоксин темір-күкірт кластерлерінің құрамына кіреді және электрондық көшіру реакцияларына қатысады.

Катализациялық механизм

XO белсенді орны молибдоптерин бірлігінен тұрады, молибден атомы сонымен қатар терминалдық оттегімен (ооксо), күкірт атомдарымен және терминалдық гидроксидпен координацияланады. Ксантинмен реакция кезінде зәр қышқылы пайда болатын кезде, S=MoVIO H тобы иондалады және түзілген MoVI O көміртекке шабуыл жасайды, сонымен қатар H Mo=S-ке ауысады. Содан кейін түзілген HS MoIV O C орталығы MoVI O C тобының гидролизімен 2e тотығуға ұшырайды, S=MoVI OH және ксантинді қайтарады. Бауырдың ауыр зақымдануы кезінде ксантин оксидазасы қанға шығарылады, сондықтан қандағы XO-ны анықтау бауыр зақымдануын анықтаудың бір жолы болып табылады. Ксантин оксидазасы зәр қышқылының түзілуіне қатысатын метаболикалық жол болғандықтан, аллопуринол – ксантин оксидазасының ингибиторы, подаграны емдеуде қолданылады. Ксантин оксидазасы 6-меркаптопуриннің метаболизміне қатысқандықтан, аллопуринолді және 6-меркаптопуринді немесе оның пропрепаратын – азатиопринді бірге қолданғанда сақ болу керек. Ксантинурия – генетикалық сирек ауру, онда ксантин оксидазасының жетіспеуі қандағы ксантиннің концентрациясын жоғарылатады, бұл бүйрек жетіспеуі сияқты денсаулық проблемаларына әкелуі мүмкін. Нақты емдеу жоқ, дәрігерлер ауруға шалдыққан адамдарға пуринге бай тағамдардан аулақ болуға және көп мөлшерде сұйықтық ішуге кеңес береді. I типті ксантинурия ксантин оксидазасының белсенділігін реттейтін XDH генінің мутацияларымен тікелей байланысты. II типті ксантинурия ксантин оксидазасы мен альдегид оксидазасының белсенді орындарына күкіртті енгізу механизмінің бұзылуынан туындауы мүмкін, бұл ферменттердің кейбір ұқсас әрекеттері бар (мысалы, аллопуринолды оксипуринолға айналдыру). Ксантин оксидазасын тежеу жүрек-қан тамырларының денсаулығын жақсарту механизмі ретінде қарастырылған. Бір зерттеуде, созылмалы обструктивті өкпе ауруы (СОӨА) бар пациенттерде аллопуринолмен ксантин оксидазасын тежеген кезде, окис стресі, соның ішінде глутатионның окисуы және липидтердің пероксидтелуі төмендегені анықталды. Окис стресі гидроксилдік еркін радикалдар мен сутек пероксидімен шақырылуы мүмкін, олардың екеуі де XO белсенділігінің қосалқы өнімдері болып табылады. Қан сарысуындағы зәр қышқылының жоғары концентрациясы жүрек-қан тамырлары денсаулығының көрсеткіші ретінде зерттелді және пациенттерде өлім-жітім, жүрек трансплантациясы және басқа да жағдайларды күшті болжау үшін қолданылды. Жоғары жасуша айналымы және алкогольді қабылдау сарысудағы зәр қышқылының жоғары концентрациясының ең маңызды себептерінің бірі болып табылады. Ксантин оксидазасы және ксантин оксидоредуктазасы сонымен қатар мүйіз қабығының эпителийі мен эндотелийінде кездеседі және көздің окис зақымдануына қатысуы мүмкін.

Ингибиторлар

XO ингибиторларына аллопуринол, оксипуринол және фит қышқылы жатады. Флавоноидтар да, оның ішінде Бугенвилья-спектабилис (Nyctaginaceae) жапырақтарында кездесетін флавоноидтар да (IC50 7,23 мкм) оны тежейтіні анықталды, бұл жапырақтар көбінесе халық медицинасында қолданылады.