Молибден в ксантиноксидазе

Окислительные превращения пуринов. Реакцию окисления пуринов (а также птеринов и многих альдегидов) катализирует ксантиноксидаза, содержащая ФАД — две молекулы — и молибден — два атома на моль фермента. Этим ферментом, например, ксантин окисляется в мочевую кислоту [4431 — конечный продукт пуринового обмена [c.564]

То, что молибден представляет собой обычный центр, связывающий субстраты (кроме НАДН и некоторых других соединений), в значительной мере подтверждается исследованиями кинетики в условиях подавления ксантиноксидазы метанолом [42, 43]. В ходе этих исследований было установлено, что метанол воздействует на фермент в области центра, связывающего субстраты, и что постепенная инактивация ксантиноксидазы метанолом происходит только в присутствии восстановительного субстрата, откуда следует, что метанол инактивирует ксантиноксидазу, только связываясь с ее восстановленной формой. Поскольку ни флавиновый, ни железосодержащий компонент ксантиноксидазы не восстанавливаются в присутствии метанола, представляется вполне вероятным, что ме- [c.276]

Все изученные к настоящему времени субстраты ксантиноксидазы индуцируют появление быстрого сигнала, который представляет собой сложную суперпозицию по крайней мере четырех индивидуальных спектров ЭПР. Интенсивность быстрого сигнала коррелирует с активностью фермента, как это следует из сопоставления активности, спектров ЭПР и оптического поглощения [51], и, следовательно, этот сигнал обусловлен активным ферментом. Восстановление ксантиноксидазы дитионитом, формальдегидом или салициловым альдегидом приводит к появлению идентичных быстрых сигналов, состоящих из двух компонент, указывающих на наличие двух неэквивалентных молибден (У)содержащих центров. Поскольку маловероятно, чтобы дитионит или продукт его окисления связывался с ферментом, было высказано предположение, что эти сигналы обусловлены незакомплексованным активным ферментом и что если фермент содержит два независимых каталитических центра, то химическое окружение атома молибдена в этих центрах неодинаково. В присутствии ксантина в качестве субстрата появляются два сигнала, соответствующие восстановленному активному ферменту при [c.278]

Рис. 41. Схема восстановления ксантиноксидазы, например, ксантином, по Брею и Свэну. Звездочкой отмечены частицы, дающие сигналы ЭПР. В активном ферменте молибден восстанавливается раньше, чем флавин и железо. В неактивном ферменте молибден восстанавливается в последнюю очередь.

Молекулярная масса ксантиноксидазы (КОКС) 250 ООО. Это молибденсодержащий фермент млекопитающих. Он может катализировать окисление ксантина и других пуринов, а также альдегидов. В ходе ферментативной реакции молиб-ден(У1) переходит в молибден(У), а потом в молибден(1У). В общем виде это будет так [c.267]

Молибден в крайне незначительных количествах имеет значение для фиксации в почве атмосферного азота азотфиксирующими бактериями он входит в состав фермента ксантиноксидазы. [c.224]

Присутствие молибдена в ферменте, катализирующем нитратное дыхание, подтверждает основное положение, что молибден — необходимый компонент всех ферментных систем, участвующих в восстановлении нитратов (нитратредуктаза ассимиляционного и дыхательного типа, ксантиноксидаза и альдегидоксидаза). [c.118]

Донором электронов и кислорода в реакции является вода. Окисление происходит при непосредственном участии молибден-оксо-сульфидного комплекса в активном центре ксантиноксидазы (рис. 2.20, б). [c.50]

Если альдегидоксидазу инкубировать с субстратом, то обе молекулы ФАД восстанавливаются. Ксантин не является субстратом для альдегидоксидазы, а пурин окисляется до 8-оксипурина, а не до мочевой кислоты, как в реакции, катализируемой ксантиноксидазой. Эти различия показывают, что основной фактор, опре деляющий направление ферментативного окисления пурина и его производных,— это окружение центра, связывающего субстрат, а не электронная структура самого субстрата [64]. Одинаковые константы ингибирования Кц для конкурентного ингибирования взаимодействия фермента с альдегидными и Ы-гетероциклическими субстратами широким рядом игибиторов является убедительным аргументом в пользу предположения, что субстраты этих двух типов связываются одними и теми же связывающими центрами фермента. Поскольку имеется много данных о связывании восстановительных субстратов с молибденом ксантиноксидазы, представляется весьма вероятным, что этот же центр связывает субстраты в альдегидок-сидазе. Поразительное сходство сигналов ЭПР ингибированной ксантиноксидазы и альдегидоксидазы подтверждает этот вывод [60, 65]. [c.286]

Электронный парамагнитный резонанс — один из основных методов, применяемых при изучении металлоферментов, особенно тех, которые содержат молибден (ксантиноксидаза), медь (цито-хромоксидаза, медно-голубые ферменты) и железо (цитохромы, ферредоксин). Оба элемента, медь и не входящее в состав гема железо, не поглощают видимый и ультрафиолетовый свет, а в одном из своих окисленных состояний дают пики на спектрах ЭПР. Появление или исчезновение их сигналов ЭПР позволяет изучать [c.173]

В пятом периоде периодической системы только молибден н иод обладают четко выраженными биологическими функциями. Молибден активирует ксантиноксидазу и альдегидоксидазу вероятно, он входит в состав связывающего центра нитратредуктузы и сульфитоксидазы. Механизм, с помощью которого молибден связывает субстрат и участвует в каталитической стадии ферментативной реакции, далеко еще не выяснен. Модельные эксперименты с комплексами молибден — цистеин как будто указывают на возможную связь молибдена с серой в его ферментных комплексах. Все три вышеназванных фермента содержат также флавины [Р1], хотя молибден, по-видимому, не связан с ними непосредственно. [c.365]

Уже давно признано, что молибден относится к элементам, необходимым растениям для роста, однако никаких убедительных данных об обязательном его присутствии в пище животных пока не получено. Тем не менее он обнаружен по крайней мере в трех ферментах животных и, кроме того, еще в четырех ферментах бактерий и растений - . Альдегидоксида-за, ксантиноксидаза печени (т. 2, стр. 265) и родственные ксантиндегидрогеназы некоторых бактерий содержат молибден, существенный для проявления каталитической активности. Сульфитоксидаза печени (гл. 14, разд. Ж), нитратредук-таза бактерий растений (гл. 10, разд. Е.2), бактериальная формиатдегидрогеназа (гл. 9, разд. В, 3) и нитрогеназа (данный раздел книги) — вот список известных ферментов, активность которых зависит от присутствия молибдена. [c.85]

С молибденом в организме может конкурировать вольфрам. Так, у крыс, получающих с пищей вольфрам в количестве 100 ч. на млн., образуется вольфрамсодержащая сульфитоксидаза, которая уже неспособна нормально функционировать. Однако при этом в еще больших количествах накапливается не содержащий металла апобелок. У этих крыс образуется также и неактивная, не содержащая металла ксантиноксидаза . Очевидно, вольфрам каким-то образом препятствует включению молибдена в молекулы ферментов. Большая часть молибдена в азотфиксирующих бактериях Azotoba ter находится в специальном белке, предназначенном для накопления молибдена. [c.86]

Как показано на рис. 14-33, свободный аденин, образующийся в процессе катаболизма нуклеиновых кислот, может быть гидролитически дезаминирован в гипоксантин. Аналогично этому гуанин может быть дезаминирован в ксантин. Ксантиноксидаза — фермент, содержащий молибден (гл. 8, разд. И, 6), окисляет гипоксантин в ксантин и далее в мочевую кислоту. Другая реакция ксантина в некоторых растениях — это превращение в кофеин, являющийся триметилпроизводным. [c.170]

Биологическая роль. Рибофлавин входит в состав флавиновых коферментов, в частности ФМН и ФАД , являющихся в свою очередь простетическими группами ферментов ряда других сложных белков —флавопротеинов. Некоторые флавопротеины в дополнение к ФМН или ФАД содержат еще прочно связанные неорганические ионы, в частности железо или молибден, наделенные способностью катализировать транспорт электронов. Различают 2 типа химических реакций, катализируемых этими ферментами. К первому относятся реакции, в которых фермент осуществляет прямое окисление с участием кислорода, т.е. дегидрирование (отщепление электронов и протонов) исходного субстрата или промежуточного метаболита. К ферментам этой группы относятся оксидазы Ь- и О-аминокислот, глициноксидаза, альдегидоксидаза, ксантиноксидаза и др. Вторая группа реакций, катализируемых флавопротеинами, характеризуется переносом электронов и протонов не от исходного субстрата, а от восстановленных пиридиновых коферментов. Ферменты этой группы играют главную роль в биологическом окислении. В каталитическом цикле изоаллоксазиновый остаток ФАД или ФМН подвергается обратимому восстановлению с присоединением электронов и атомов водорода к и ФМН и ФАД прочно связываются с белковым компонентом, иногда даже ковалентно, как, например, в молекуле сукцинатдегидрогеназы. [c.224]

Химическая природа. Ксантиноксидаза является флавопротеидом, содержащим металл молибден (Мо). Фла-вопротеиды имеют в качестве простетической группы вещества, окрашенные в желтый цвет и построенные по типу флавинмононуклеотида (ФМН) или флавинадениндинуклео-тида (ФАД). Флавинмононуклеотид состоит из изоаллоксазина, спирта рибитола и фосфорной кислоты и представляет собой фосфорилированный рибофлавин. [c.122]

Молибден Кофактор ксантиноксидазы Селен Кофактор глутатионперокси- [c.294]

Было обнаружено, что для нормального функционирования активных центров некоторых флавиндегидрогеназ необходимы молибден и ванадий. Например, фермент ксантиноксидаза, катализирующий окисление определенных пуринов с образованием мочевой кислоты как конечного продукта, содержит в качестве простетической группы FAD, а также молибден и железо. [c.297]

Фермент ксантин кислород—оксидоредуктазс (1.2.3.2), или ксантиноксидаза представляет собой флавопротеид, содержащий молибден. [c.82]

Из оксидаз (стр. 236) к классу флавопротеидов, содержащих молибден, относятся ксантиноксидаза, альдегидлегидрогеназа и некоторые другие. [c.244]

Известно, что молибден является существенным компонентом шести ферментов альдегидоксидазы, нитратредуктазы, нитрогеназы, сульфитоксидазы, ксантиндегидрогеназы и ксантиноксидазы. Из них четыре содержат флавинадениндинуклеотид (ФАД) (УП), и все шесть содержат железо в виде цитохрома или серусодержа- [c.263]

Исследование лигандного окружения атомов металла в ксантин-оксидазе затрудняется тем, что ни Мо, ни Fe не удается обратимо заменить на другие атомы металлов, которые могли бы служить спектроскопическими зондами [9, 33, 34]. Однако нативный фермент поглощает в видимой области. В литературе имеются некоторые разногласия относительно природы хромофорной группы, определяющей это поглощение, но, по-видимому, все исследователи согласны в том, что поглощение определяется не молибденсодержащим компонентом. Имеется сообщение о том, что ксантиноксидаза, в значительной мере очищенная от железа (до 0,3 г-атом Fe на 1 моль белка), характеризуется спектром поглощения, почти совпадающим с таковым для исходного фермента [35]. Сходство в спектрах поглощения, кругового дихроизма и дисперсии оптического вращения ксантиноксидазы и ферредоксина шпината (рис. 36) привело к заключению, что оба фермента содержат одинаковые хромофоры, а именно серусодержащие комплексы железа. Более высокая интенсивность поглощения ксантиноксидазы может рассматриваться как следствие того, что в ее молекуле содержится восемь атомов железа, тогда как в молекуле ферредоксина шпината имеются только два атома железа. Методом ЭПР показано, что в ксантиноксидазе, инактивированной метанолом, молибден находится в состоянии Mo(V). Окисленный фермент в активном состоянии, вероятно, содержит Mo(VI). Можно было бы ожидать различий в оптических спектрах активного и неактивного фермента, определяемых перехо- [c.274]

В результате детального исследования различий в редуктазных реакциях при различных комбинациях альдегидоксидазы, ингибиторов и акцепторов электрона был сделан вывод [63], что имеется линейная последовательность по крайней мере четырех переносчиков электронов в молекуле фермента, причем восстановление молекулярного кислорода в этой цепи осуществляется в последнюю очередь. Этими четырьмя переносчиками, по-видимому, являются молибден, кофермент р, ФАД и Ре. Дальнейшие сведения о природе электрон-транспортной цепи были получены из опытов, выполненных методом ЭПР. Альдегидоксидаза отличается от ксантиноксидазы в том отношении, что покоящийся фермент дает слабый сигнал ЭПР Мо(У) с -фактором, равным 1,97, который соответствует примерно 3% всего содержания молибдена в ферменте. При инкубации Армента с избытком субстрата интенсивность сигнала возрастает, но только до уровня, соответствующего 15—20% полного содержания молибдена. В тех же условиях около 24% флавина находится в виде семихинонного радикала = 2,00), а 25% железа — в восстановленной форме [60, 61 ]. [c.286]

Было показано, что сульфитоксидаза — простейший молибденсодержащий фермент, в состав которого входят только две про-стетические группы — молибденовая и гемовая. Данные спектроскопии ЭПР и результаты ингибиторного анализа показывают, что молибден входит в состав центра, связывающего сульфит, и что металл в этом центре активного фермента находится в состоянии Мо(У). Двухэлектронный окислительный субстрат - молекулярный кислород, вероятно, связывается с гемовой группой, хотя прямых доказательств этого не получено. Сходство в спектрах ЭПР сульфитоксидазы и ксантиноксидазы указывает на общность структуры окружения молибдена в этих двух ферментах. Потребуются дальнейшие эксперименты с сульфитоксидазой того же типа, что и исследования, выполненные методом ЭПР в случае ксантиноксидазы, для того чтобы уточнить пределы аналогии в структуре этих ферментов. Сульфитоксидаза птиц [97] очень близка к сульфитоксидазе из бычьей печени [96]. Анионы подавляют реакции обоих ферментов с одноэлектронными акцепторами. Кроме того, они влияют на седиментационные свойства сульфитоксидазы птиц и на сигнал ЭПР Мо(У). Причины этих эффектов пока неизвестны. [c.300]

Сведения о лигандах, координированных молибденом в молиб-денеодержащих ферментах, весьма скудны. Предположения, основанные на сопоставлении параметров спектров ЭПР, например ксантиноксидазы и молибденовых комплексов с серусодержащими лигандами (табл. 23), состоят в том, что в активном центре молибденсодержащих ферментов имеется связь молибдена с серой. Больше всего внимания в связи с этим было уделено цистеину как возможному биологическому лиганду молибдена, содержащему серу. Представляет интерес и другой потенциальный лиганд молибдена в ферментах — флавиновая группа, поскольку ряд молибденсодержащих ферментов включает в свой состав также и флавин. [c.301]

Хотя в этих модельных исследованиях была установлена способность молибдена и флавинов участвовать в электрон-транспортных реакциях, все еще не получено надежных доказательств связывания молибдена с флавинами в ферментах. Действительно, удаление ФАД из ксантиноксидазы подавляло кислородредуктазную активность фермента, но субстратоксидазная активность при этом сохранялась. Поскольку имеются веские основания считать, что молибден образует в этом ферменте центр, связывающий субстраты, представляется маловфоятным, чтобы молибденовая и флавиновая компоненты в ферментах образовывали единую простетическую группу, в которой молибден и флавин непосредственно связаны между собой. [c.313]

Прямые доказательства участия молибдена в связывании субстрата и в каталитической фазе ферментативного цикла получены только для ксантиноксидазы. Отчетливое сходство между параметрами спектров ЭПР и субстратной специфичностью этого фермента и альдегидоксидазы приводит к выводу, что молибден находится и в связывающем центре альдегидоксидазы. Ограниченные данные по ЭПР позволяют предположить, что молибден участвует и в структуре связывающего центра нитратредуктазы из М. (1епИг111сапз, а также сульфитоксидазы млекопитающих и птиц. Исследования молибденовых комплексов как моделей ферментов сосредоточились в основном на комплексах с серусодержащими лигандами, особенно с цистеином, хотя и не получено надежных доказательств того, что в ферментах молибден действительно связан с серой. Молибден-цистеиновый комплекс проявляет редуктазную активность в отношении ряда субстратов, которые в то же время являются и субстратами нитрогеназы, однако в присутствии этих модельных комплексов обнаруживаются лишь следы аммиака от восстановления азота. Модельные комплексы существенно отличаются от ферментов и по количеству молибдена, который проявляет себя в спектрах ЭПР. Спектры ЭПР ферментов соответствуют до 50% общего содержания в них молибдена, тогда как модельные комплексы дают сигнал, соответствующий не более 4% содержащегося в них молибдена. Возможно, что конформация белка в области активного центра фермента стабилизирует каталитически активную мономерную структуру молибденового комплекса. Однако в отсутствие надежных структурных данных все это, как и различные схемы механизма нитрогеназной реакции, не более чем умозрительные предположения. [c.327]

Часто в состав ферментативного центра входит простетиче-ская группа, т. е. небелковая молекула, присоединившаяся к белку ковалентными или ионными силами. В окислительных ферментах так называемой дыхательной цепи простетическими группами служат молекулы гема (цитохромы), или флавина (флавопротеины), или дифосфопиридиннуклеотида (пиридинпротеиды). Во многих ферментах в состав активного центра входит атом многовалентного металла цинк в карбангидразе, кобальт и марганец в пептидазах, молибден в ксантиноксидазе, медь в лактикодегидразе ИТ. п. В очень многих ферментах в состав активного центра входит сульфгидрильная группа. [c.148]

В организмах животных молибден входит в состав таких ферментов, как ксантиноксидаза, альдегидоксидаза и суль-фатоксидаза. Потребность организмов животных и человека в молибдене невелика. Повышенное содержание молибдена в природе вредно сказывается на здоровье людей и животных, хотя он и считается умеренно токсичным элементом. Существуют природные биогеохимические провинции, обогащенные молибденом. У жвачного скота, питающегося кормами, обогащенными молибденом, в условиях недостатка меди возникают опухоли, появляются изменения скелета. У человека при диете с таким же соотношением молибдена и меди проявляются симптомы подагры. [c.545]

Молибден входит в состав различных ферментов. В организме человека к ним относятся альдегидогндроксндазы, ксантиндегидрогеназы, ксантиноксидазы. [c.267]

Б организме человека молибден входит в состав фер- мента ксантинокспдазы, катализирующей окисление ги-по.исантина и ксантина в мочевую кислоту. Следовательно, при увеличении активности ксантиноксидазы под влиянием поступления избыточного количества молибдена в организм возможно накопление у контактирующих мочевой кислоты, приводящей при онределенных условиях к возникновению заболевания. [c.237]

Простетические группы ряда флавопротеидов содержат атом металла. Например, ксантиноксидаза (дегидрогеназа), нитратредуктаза содержат молибден, в состав дегидрогеназы бутирил-КоА входит медь-флавопротеид, НАД-Нг цитохром с редуктаза и НАДФ-Нг цитохром с редуктаза, сукциндегидрогеназа содержат железо. Характерной чертой для этой категории ферментов является то, что их действие в отличие от флавопротеидов, не содержащих металлов (оксидаза гликолевой кислоты) подавляется цианидом. [c.235]

К ферментам группы аэробных дегидрогеназ относится также дегидрогеназа L-аминокислот (оксидаза L-аминокислот)—находящийся в почках FMN-содержащий фермент с широкой специфичностью, катализирующий окислительное дезаминирование природных L-аминокислот. Широко распространена ксантиндегидрогеназа (ксантиноксидаза) она обнаружена в молоке, в тонком кишечнике, почках и печени. Ксантиндегидрогеназа содержит молибден она играет важную роль в превращении пуриновых оснований в мочевую кислоту и особое значение имеет в печени и почках птиц, которые экскретируют мочевую кислоту как главный конечный азотсодержащий продукт метаболизма пуринов, а также катаболизма белков и аминокислот. [c.120]

Молибден в форме Мо - - присутствует в активных центрах небольшого числа ферментов, которые выполняют совершенно различные физиологические функции. Весьма близки между собой ксантиндегидрогеназы печени животных и различных бактерий и грибов, ксантиноксидаза молока и альдегидоксидаза печени. Все эти ферменты представляют собой димеры с идентичными субъединицами (мол. масса 150 000), каждая из которых содержит [c.503]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология