Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Сульфитоксидаза - фермент в митохондриях всех эукариотов, за исключением дрожжей. Он окисляет сульфит в сульфат и через цитохром с передает полученные электроны в цепочку электронного транспорта, что позволяет генерировать АТФ в окислительном фосфорилировании. Это последний этап метаболизма соединений, содержащих серу, и вывод сульфата. Сульфитоксидаза - это металлический фермент, который использует кофактор молибдоптирина и гемовую группу (в случае животных). Это один из цитохромов b5 и относится к ферментному суперсемейству оксотрансфераз молибдена, которое также включает редуктазу DMSO, ксантинооксидазу и нитриторедуктазу. У млекопитающих уровень сульфитоксидазы высок в печени, почках и сердце, а очень низкий в селезенке, мозге, скелетных мышцах и крови.
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.
Структура
В качестве гомодимера сульфитоксидаза содержит две идентичные подединицы с N-терминальным доменом и C-терминальным доменом. Эти две области связаны десятью аминокислотами, образующими петлю. Терминальный домен N имеет гемовый кофактор с тремя смежными антипараллельными бета-листами и пятью альфа-верточками. Терминальный домен С содержит кофактор молибдоптерина, который окружен тринадцатью бета-листами и тремя альфа-вертостями. Кофактор молибдоптирина имеет центр Mo ((VI), который связан с серной из цистеина, дитиолатным энезом из пираноптирина и двумя терминальными кислородами. Именно в этом центре молибдена происходит каталитическое окисление сульфита. Лиганд пираноптирина, который координирует центр молибдена через энетиолат. Молибденовый центр имеет квадратную пирамидальную геометрию и отличается от семейства ксантиноксидаз ориентацией оксогруппы вниз, а не вверх.
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.
Активный участок и механизм
Активный сайт сульфитоксидазы содержит кофактор молибдоптирина и поддерживает молибден в его наивысшем окислительном состоянии, +6 (MoVI). В окисленном состоянии фермента молибден координируется тиолатом цистеина, дитиоленовой группой молибдоптирина и двумя терминальными атомами кислорода (оксосами). При реакции с сульфитом один атом кислорода переносится в сульфит для получения сульфата, а центр молибдена уменьшается на два электрона до MoIV. Вода затем вытесняет сульфат, а удаление двух протонов (H +) и двух электронов (e -) возвращает активное место в его первоначальное состояние. Ключевой особенностью этого фермента для переноса атомов кислорода является то, что атом кислорода, который передается, возникает из воды, а не из диоксигена (O2). Электроны передаются один за другим от молибдена к гемовой группе, которая реагирует с цитохромом с для реоксидации фермента. Электроны от этой реакции попадают в цепочку электронного транспорта (ETC). Эта реакция обычно является скоростной ограничительной реакцией. При реакции фермента с сульфитом он уменьшается на 2 электрона. Отрицательный потенциал, наблюдаемый при редукции фермента, показывает, что окисленное состояние благоприятствует. Среди классов Mo ферментов сульфитоксидаза наиболее легко окисляется. Хотя при условиях низкого pH окислительная реакция становится частично ограничивающей скорость.
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.
Недостаток
Сульфитоксидаза необходима для метаболизма серы, содержащей аминокислоты цистеин и метионин в пищевых продуктах. Отсутствие функциональной сульфитоксидазы вызывает заболевание, известное как дефицит сульфитоксидазы. Эта редкая, но смертельная болезнь вызывает неврологические расстройства, умственную отсталость, физические деформации, разрушение мозга и смерть. Причины отсутствия функциональной сульфитоксидазы включают генетический дефект, который приводит к отсутствию кофактора молибдоптирина и точечных мутаций в ферменте. Мутация G473D нарушает димеризацию и катализатор в сульфитоксидазе человека.
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.