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sulfite oxydase
modèle en trois dimensions de' src=
modèle en trois dimensions de l'enzyme
numéro CE 1.8.3.1
classe oxydoréductases
autres noms
SO, SOx (dans le cas de l'enzyme oxydase), SDH (dans le cas de la déshydrogénase)
bases de données BRENDA, ExPASy, GTD, KEGG, APB
source: UIBBM

la sulfite oxydase est un enzyme qui catalyse l'oxydation de sulfite à sulfate selon ce qui suit réaction:

SO32- + OU2 + H2OU SO42- + H2OU2

L'enzyme fait partie de la famille molbdo-enzymes mononucléaires. Chez l'homme sulfite oxydase est la seule enzyme essentielle de cette famille identifiée[1]. Le groupe de sulfite oxydase se compose de deux sous-classes en fonction de leur capacité à transférer des électrons à 'oxygène moléculaire[2], l'oxydase de sulfite (SO, trouvée chez les animaux et les plantes) et de la déshydrogénase sulfite (SDH, trouvé dans les bactéries).

Chez les animaux, elle catalyse la réaction catalysée par le système d'exploitation est physiologiquement indispensable. Elle représente la dernière étape de la dégradation par oxydation du soufre contenant des acides aminés, cystéine et méthionine, essentiel pour la désintoxication de sulfite en excès. L'absence d'OS est une maladie génétique mortelle qui mène à la mort précoce, tandis qu'une activité modifiée SO est impliquée dans sulfite de neurotoxicité.

carence chez l'homme

sulfite oxydase est essentielle dans la dernière étape du soufre contenant des acides aminés tels que la métabolisation cystéine et méthionine. L'absence d'un déficit en sulfite oxydase fonctionnelle provoque une maladie connue sous le nom sulfite oxydase. Cette rare mais fatale, provoque des troubles neurologiques, un retard mental, des malformations physiques, la dégradation du cerveau et la mort. L'absence de sulfite oxydase fonctionnelle peut résulter d'une mutation ponctuelle nell'enzima ou un défaut génétique ce qui conduit à un manque de cofacteur molybdoptérine[3]. Les deux provoquent une augmentation dangereuse de la concentration de sulfite dans les fluides corporels. La mutation ponctuelle affecte la structure de l'enzyme et consuquenza l'oxydation du sulfite. Le déficit en cofacteur de molybdène est causée par un trouble dans sa biosynthèse. En plus de la non-maturation de sulfite oxydase, il implique également la non-maturation d'autres enzymes telles que xanthine oxydoréductase et aldéhyde oxydase. Bien qu'il soit difficile de faire la distinction entre les deux formes de carence en sulfite oxydase, dans certains cas du deuxième mode de réalisation d'une thérapie possible consiste en l'administration de molybdate[4][5].

Ouvrages d'art

Chez les animaux, il est un dimère dans lequel chaque monomère comporte trois domaines. est associée à un premier domaine (9 kDa) avec un EME d'un type b (Domain Eme, DE), un deuxième contenant la cofacteur de molybdène (Domaine Moco, DM) et un troisième domaine impliqué dans la dimérisation entre les deux monomères. Le DE et DM sont reliés par un collet de raccordement flexible d'environ 10 acides aminés[6]. Dans le mécanisme d'oxydation du sulfite cytochrome c Il est utilisé comme accepteur d'électrons physiologique[7] en plus all'ossiggeno.

Contrairement à l'architecture préservée des enzymes vertébrés et de plantes, l'oxydation des enzymes bactériennes sont habituellement beaucoup plus diversifiée en termes de structure. Ils ont été identifiés tout contenant toujours des structures hétérodimériques, homodimère et même monomère, un Moco et un groupe hème. Très souvent, cependant, la structure est comme dans le cas d'une déshydrogénase sulfite αβ hétérodimère consistant en une sous-unité contenant un Moco et une contenant un C552. L'accepteur d'électrons naturel pour SDH semble être le cytochrome c550 comme observé pour une dérivée de Thiobacillus Novellus[8][9].

Le légume SO, tel que celui de Arabidopsis thaliana, Il se compose d'un domaine de liaison simple, Moco alors qu'il est complètement absent d'un domaine contenant hème[10][11]. Il a été montré que l'oxygène agit comme un accepteur d'électrons terminal pour le légume SO[12][13].

Différentes structures d'enzymes d'oxydation sulfite. En vert, il est rapporté le groupe Moco et verte dans le groupe EME. Les monomères présents dans les structures sont colorées différemment.
Structure SO Gallus gallus.png
Structure de sulfite oxydase Gallina, par exemple sulfite oxydase animale
SDH Starkeya de la structure
Structure de la déshydrogénase sulfite Nouvelles Starkeya, exemple de bactérienne déshydrogénase sulfite
SO Arabidopsis Structure Thaliana.png
Structure du ossidaasi sulfite Arabidopsis thaliana, exemple de plante sulfite oxydase

Mécanisme catalytique

oxydoréductase sulfitique
cycle catalytique de sulfite oxydase.
oxydoréductase sulfitique
Animation du cycle catalytique des animaux sulfite oxydase, pour la clarté est indiquée seulement un monomère

la sulfite Il est oxydé en sulfate cofacteur Moco, et équivalent sont transférés à des réducteurs 'EME, qui à son tour réduit la borne de transporteur d'électrons, le cytochrome c[14][15][16]. la réductrice demi-réaction de la séquence catalytique implique la réaction de l'enzyme avec du sulfite oxydé pour produire l'enzyme réduite et de sulfate, tandis que la demi-réaction de l'oxydation comprend la réaction d'oxydase de sulfite avec cytochrome c pour obtenir l'enzyme oxydé et réduit cytochrome c. Bien que l'oxydation du sulfite est effectuée avec un transfert de 2 électrons, la réoxydation du Moco a lieu au moyen de deux transferts électroniques successifs de 1 électron de la partie hème pour le transfert d'électrons intramoléculaire (TEI). Le transfert entre le cytochrome c et l'hème de l'oxydase de sulfite est un seul électron à la fois.

La semireaction réductrice commence par la réaction du Mo (VI), dans complètement oxydé, avec du sulfite pour produire du sulfate. La forme de transition de Mo (IV) / Fe (III) par l'intermédiaire d'un transfert d'électrons intramoléculaire (TEI) génère la forme Mo (V) / Fe (II)[17]. L'oxydation de semireaction donne lieu à la première forme réduite, Mo (V) / Fe (III) par transfert d'un électron à cytochrome c exogène. Un second TEI, formant Mo (VI) / Fe (II) suivie par la réduction d'un second équivalent de cytochrome c, régénère l'enzyme état complètement oxydé Mo (VI) / Fe (III).

Pour mener à bien leur sulfite oxydase de cycle catalytique animal a besoin d'une réorganisation structurelle. Une orientation productive doit avoir lieu avant la TEI, ce qui suggère que les centres contenant Mo et Fe ont besoin d'un positionnement délicat et précis pour l'orientation et avvcinamento du couple redox. La liaison souple entre les deux constituants des domaines de protéines fournit le domaine de l'hème (DE), la mobilité nécessaire pour permettre à sa face chargée négativement d'interagir électrostatiquement avec le domaine Moco (DM) chargé positivement. Une fois que le TEI a eu lieu, le DE se déplace loin de la DM pour interagir avec le cytochrome c chargé positivement. La flexibilité semble garantir à la fois intra- que le transfert intermoléculaire d'électrons. La vitesse de réaction dans le TEI est influencée par différents facteurs tels que les ions Cl-, SO42- et PO43- possédant différents effets inhibiteurs [18], pH [19] et force ionique [20] qui déterminent les interactions de charge et viscosité [21] qui affecte probablement la mobilité des domaines.

Contrairement bactérienne SDH, l'hétérodimère comprenant les sous-unités Moco et Eme sont obligatoires et occupent des positions fixes pendant la catalyse[22].

notes

  1. ^ R. Hille, Les mononucléaires Molybdène Enzymes, en chimiques critiques, vol. 96, 1996, p. 2757-2816, DOI:10.1021 / cr950061t.
  2. ^ Russ Hille, enzymes molybdène cofacteur contenant le pyranopterin: un aperçu, en Les ions métalliques dans des systèmes biologiques, vol. 39, 2002, pp. 187-226, ISSN 0161-5149. Récupéré le 7 Juin, 2011.
  3. ^ Karakas E, C Kisker, Analyse structurale des mutations faux-sens provoquant un déficit isolé en sulfite oxydase, en Dalton Transactions, nº 21, Novembre 2005, p. 3459-63, DOI:10.1039 / b505789m, PMID 16234925.
  4. ^ Witkowski, Prokop: "Lexikon der Syndrome und Fehlbildungen, 7. Auflage" Springer, Berlin - Heidelberg 2003
  5. ^ orphanet: Deux à sulfite encéphalopathie carence en oxydase.
  6. ^ A. Pacheco, J. T. Hazzard, G. Tollin, J. H. Enemark, La dépendance au pH du taux de transfert d'électrons intramoléculaires en sulfite oxydase à une concentration d'anions haute et basse, en Journal of Biological Inorganic Chemistry, vol. 4, n ° 4, 1999-1908, pp. 390-401, ISSN 0949-8257. Récupéré le 19 mai 2011.
  7. ^ C A Temple, Graf T N, K V Rajagopalan, Optimisation de l'expression de sulfite oxydase humaine et son domaine de molybdène, en Archives de biochimie et de biophysique, vol. 383, n ° 2, 15 Novembre, 2000, pp. 281-287, DOI:10.1006 / abbi.2000.2089, ISSN 0003-9861. Récupéré 24 Juin, 2011.
  8. ^ Ulrike Kappler, Brian Bennett, Jörg Rethmeier, Günter Schwarz, Rainer Deutzmann, Alistair G. McEwan, Christiane Dahl, Sulfite: Cytochrome c oxydoréductase de Thiobacillus Novellus. La purification, la caractérisation et la biologie moléculaire d'un membre hétérodimérique de la famille de sulfite oxydase., en Journal of Biological Chemistry, vol. 275, nº 18, 2000, pp. 13202-13212.
  9. ^ Ulrike Kappler, Susan Bailey, Bases moléculaires de transfert d'électrons intramoléculaire dans Enzymes Sulfite-oxydant est Révélé par la Haute Structure de la résolution d'un complexe hétérodimérique du catalytique et molybdoptérine Sous-unité c-type Cytochrome Sous-unité, en Journal of Biological Chemistry, vol. 280, nº 26, Juillet 1, 2005, pp. 24999 -25007, DOI:10,1074 / jbc.M503237200. Récupéré le 25 Août, 2010.
  10. ^ T Eilers, Schwarz G, H Brinkmann, C Witt, T Richter, J Nieder, B Koch, R Hille, R Hänsch, R R Mendel, Identification et caractérisation biochimique de sulfite oxydase Arabidopsis thaliana. Un nouveau joueur dans le métabolisme du soufre végétal, en Journal of Biological Chemistry, vol. 276, nº 50, le 14 Décembre 2001, p. 46989-46994, DOI:10,1074 / jbc.M108078200, ISSN 0021-9258. Consulté le 14 Juin, 2011.
  11. ^ Nils Schrader, Katrin Fischer, Karsten Theis, Ralf R Mendel, Günter Schwarz, Caroline Kisker, La structure cristalline de sulfite oxydase végétale permet de mieux comprendre l'oxydation sulfite dans les plantes et les animaux, en structure, vol. 11, nº 10, 2003-10, pp. 1251-1263, ISSN 0969-2126. Consulté le 14 Juin, 2011.
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  16. ^ Russ Hille, Les mononucléaires Molybdène Enzymes, en Chemical Reviews, vol. 96, nº 7, 1 Janvier 1996, p. 2757-2816, DOI:10.1021 / cr950061t. Récupéré le 6 Avril, 2010.
  17. ^ Andrei V Astashkin, Arnold M Raitsimring, Changjian Feng, Jean L Johnson, K V Rajagopalan, John H Enemark, Des études EPR puisé de protons non échangeables près du centre de l'oxydase de sulfite Mo (V): détection directe de l'alpha-proton du résidu cystéinyle coordonnée et implications structurelles pour le site actif, en Journal de l'American Chemical Society, vol. 124, nº 21, le 29 mai 2002, p. 6109-6118, ISSN 0002-7863. Récupéré le 16 Juin, 2011.
  18. ^ E.P. Sullivan Jr., fais-moi peur, J.T., Tollin, G., Enemark, J. H., Le transfert d'électrons dans sulfite oxydase: effets du pH et des anions sur la cinétique transitoire., en biochimie, nº 32, 1993, pp. 12465-12470.
  19. ^ A. Pacheco, J. T. Hazzard, G. Tollin, J. H. Enemark, La dépendance au pH du taux de transfert d'électrons intramoléculaires en sulfite oxydase à une concentration d'anions haute et basse, en Journal of Biological Inorganic Chemistry, vol. 4, n ° 4, 1999-1908, pp. 390-401, ISSN 0949-8257. Récupéré le 19 mai 2011.
  20. ^ Stefano Frasca, Oscar Rojas, Johannes Salewski, Bettina Neumann, Konstanze Stiba, Inez M. Weidinger, Brigitte Tiersch, Silke Leimkühler, Joachim Koetz, Ulla Wollenberger, Électrochimie sulfite oxydase humaine sur les nanoparticules d'or d'électrode modifiée, en Bielectrochemistry, vol. 87, 2012, pp. 33-41.
  21. ^ Changjian Feng, V. Rohit Kedia, fais-moi peur James T., John K. Hurley, Gordon Tollin et John H. Enemark, Effet de la viscosité en solution sur le transfert électronique intramoléculaire dans Sulfite Oxydase, en biochimie, vol. 41, nº 18, 2022, pp. 5816-5821.
  22. ^ Ulrike Kappler, Brian Bennett, Jörg Rethmeier, Günter Schwarz, Rainer Deutzmann, Alistair G. McEwan, Christiane Dahl, Sulfite: Cytochrome c oxydoréductase de Thiobacillus Novellus. La purification, la caractérisation et la biologie moléculaire d'un membre hétérodimérique de la famille de sulfite oxydase., en Journal of Biological Chemistry, vol. 275, nº 18, 2000, pp. 13202-13212.

Articles connexes

  • mononucléaire Molbdo-enzymes
  • hémoprotéines