Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Сульфит оксидазасы - ашытқыларды қоспағанда, барлық эукариоттардың митохондрияларындағы фермент. Ол сульфитті сульфатқа окистендіреді және цитохром с арқылы өндірілген электрондарды электронды тасымалдау тізбегіне көшіреді, бұл окистендіретін фосфорилирлеу кезінде АТФ өндіруге мүмкіндік береді. Бұл күкіртті қоспалардың метаболизміне қатысты соңғы қадам және сульфат шығарылады. Сульфит оксидазасы - молибдоптерин кофакторын және гема тобын (жануарлар жағдайында) пайдаланатын металлофермент. Ол цитохром b5 бірі болып табылады және DMSO редуктазасын, ксантин оксидазасын және нитрит редуктазасын қамтитын молибден оксотрансферазаларының ферменттер супер отбасысына жатады. Сүтқоректілерде сульфит оксидазасының экспрессия деңгейі бауырда, бүйректе және жүректе жоғары, ал селезенде, мида, скелет бұлшық еттерінде және қанда өте төмен.
Sulfite oxidase is an enzyme in the mitochondria of all eukaryotes, with exception of the yeasts. It oxidizes sulfite to sulfate and, via cytochrome c, transfers the electrons produced to the electron transport chain, allowing generation of ATP in oxidative phosphorylation. This is the last step in the metabolism of sulfur containing compounds and the sulfate is excreted. Sulfite oxidase is a metallo enzyme that utilizes a molybdopterin cofactor and a heme group (in the case of animals). It is one of the cytochromes b5 and belongs to the enzyme super family of molybdenum oxotransferases that also includes DMSO reductase, xanthine oxidase, and nitrite reductase. In mammals, the expression levels of sulfite oxidase is high in the liver, kidney, and heart, and very low in spleen, brain, skeletal muscle, and blood.
Құрылымы
Гомодимер ретінде сульфит оксидазасында N терминалды домені және C терминалды домені бар екі бірдей кіші бірлік бар. Бұл екі доменді бір-бірімен байланыстыратын он амин қышқылы болады. N терминалды доменде үш жанасатын антипаралель бета-қапшықтар мен бес альфа-перекүліктері бар гемалық кофактор бар. С терминалды доменінде он үш бета-қапшық пен үш альфа-перекселімен қоршалған молибдоптерин кофакторы бар. Молибдоптерин кофакторының цистеиннен алынған күкіртке, пираноптериннен алынған дитиолат пен екі терминал оттегіне байланған Mo ((VI) орталығы бар. Молибденді осы орталықта сульфиттің каталитикалық тотығу процесі жүреді. Молибден орталығын энетиолат арқылы үйлестіретін пираноптерин лиганды. Молибден орталығы шаршы пирамидалық геометрияға ие және ксантин оксидазалар отбасынан оксо тобының жоғары емес, төмен қарай бағытталғандығымен ерекшеленеді.
As a homodimer, sulfite oxidase contains two identical subunits with an N terminal domain and a C terminal domain. These two domains are connected by ten amino acids forming a loop. The N terminal domain has a heme cofactor with three adjacent antiparallel beta sheets and five alpha helices. The C terminal domain hosts a molybdopterin cofactor that is surrounded by thirteen beta sheets and three alpha helices. The molybdopterin cofactor has a Mo(VI) center, which is bonded to a sulfur from cysteine, an ene dithiolate from pyranopterin, and two terminal oxygens. It is at this molybdenum center that the catalytic oxidation of sulfite takes place. The pyranopterin ligand which coordinates the molybdenum centre via the enedithiolate. The molybdenum centre has a square pyramidal geometry and is distinguished from the xanthine oxidase family by the orientation of the oxo group facing downwards rather than up.
Белсенді орын және механизм
Сульфит оксидазасының белсенді орнында молибдоптерин кофакторы бар және молибденді +6 (MoVI) ең жоғары тотықтандыру күйінде ұстайды. Ферменттің тотыққан күйінде молибден цистеин тиолаты, молибдоптериннің дитиолен тобы және екі терминал оттегі атомдары (окс) арқылы үйлестіріледі. Сульфитпен әрекеттескенде бір оттегі атомы сульфитке сульфат өндіру үшін беріледі, ал молибден орталығы MoIV-ге екі электронмен азаяды. Су сульфатты ығыстырып, екі протоны (H+) және екі электронын (e−) алып тастағанда белсенді сайт бастапқы күйіне қайта оралады. Бұл оттегі атомдарын алмастыру ферментінің негізгі ерекшелігі - ол алмастырылатын оттегі атомы судан, диоксигеннен емес (O2) пайда болады. Молибденден бірден электрондар гема тобына өтеді, ал гема тобы цитохром с-мен реакцияға келіп, ферментті қайта тотықтайды. Бұл реакциядан алынған электрондар электрон тасымалдау тізбегіне (ЭТЖ) кіреді. Бұл реакция, әдетте, жылдамдықты шектейтін реакция болып табылады. Фермент сульфитпен әрекеттескенде, ол 2 электронға азаяды. Ферменттің редукциясында байқалатын теріс потенциал окистенген күйдің артықшылығын көрсетеді. Mo ферменттер кластарының ішінде сульфит оксидаза ең оңай окистенетін. Дегенмен төмен рН жағдайында тотықтырғыш реакция жылдамдығын шектейді.
The active site of sulfite oxidase contains the molybdopterin cofactor and supports molybdenum in its highest oxidation state, +6 (MoVI). In the enzyme's oxidized state, molybdenum is coordinated by a cysteine thiolate, the dithiolene group of molybdopterin, and two terminal oxygen atoms (oxos). Upon reacting with sulfite, one oxygen atom is transferred to sulfite to produce sulfate, and the molybdenum center is reduced by two electrons to MoIV. Water then displaces sulfate, and the removal of two protons (H+) and two electrons (e−) returns the active site to its original state. A key feature of this oxygen atom transfer enzyme is that the oxygen atom being transferred arises from water, not from dioxygen (O2). Electrons are passed one at a time from the molybdenum to the heme group which reacts with cytochrome c to reoxidize the enzyme. The electrons from this reaction enter the electron transport chain (ETC). This reaction is generally the rate limiting reaction. Upon reaction of the enzyme with sulfite, it is reduced by 2 electrons. The negative potential seen with re reduction of the enzyme shows the oxidized state is favoured. Among the Mo enzyme classes, sulfite oxidase is the most easily oxidized. Although under low pH conditions the oxidative reaction become partially rate limiting.
Жетіспеушілік
Сульфит оксидазасы азық- түліктегі күкіртті құрайтын цистеин және метионин аминқышқылдарын метаболизмге айналдыру үшін қажет. Функционалды сульфит оксидазасының жетіспеуі сульфит оксидазасының жетіспеушілігі деп аталатын ауруды тудырады. Бұл сирек кездесетін, бірақ өлімге әкелетін ауру жүйке жүйесінің бұзылуына, ақыл-ойдың нашарлауына, дене мүкіс бұзылуына, мидың бұзылуына және өлімге әкеледі. Функционалды сульфит оксидазасының жетіспеуінің себептері - молибдоптерин кофакторының болмауы мен ферменттегі нүктелік мутацияларға әкелетін генетикалық ақау. G473D мутациясы адам сульфит оксидазасындағы димеризация мен катализді бұзады.
Sulfite oxidase is required to metabolize the sulfur containing amino acids cysteine and methionine in foods. Lack of functional sulfite oxidase causes a disease known as sulfite oxidase deficiency. This rare but fatal disease causes neurological disorders, mental retardation, physical deformities, the degradation of the brain, and death. Reasons for the lack of functional sulfite oxidase include a genetic defect that leads to the absence of a molybdopterin cofactor and point mutations in the enzyme. A G473D mutation impairs dimerization and catalysis in human sulfite oxidase.