キサンチンオキシダーゼ

キサンチンオキシダーゼ（xanthine oxidase、XO、XAO）は、活性酸素種を発生させるキサンチンオキシドレダクターゼの型の一つで、ヒポキサンチンをキサンチンへ酸化し、さらに尿酸への酸化を触媒する酵素である。ヒトを含む多くの生物において、プリン類の異化に重要な役割を果たす。 キサンチンオキシダーゼはスルフヒドリル基の酸化によりキサンチンデヒドロゲナーゼに可逆的に変換することが可能である。 キサンチンオキシダーゼは以下の反応を触媒する。 ヒポキサンチン + H2O + O2 ⇌ {\displaystyle \rightleftharpoons } キサンチン + H2O2 キサンチン + H2O + O2 ⇌ {\displaystyle \rightleftharpoons } 尿酸 + H2O2 ヒポキサンチン（6位の炭素原子に酸素原子が結合） キサンチン （2位と6位の炭素原子に酸素原子が結合） 尿酸（2位と6位と8位の炭素原子に酸素原子が結合） このタンパク質は大きく、分子量は約270,000で、2個のフラビン分子と2個のモリブデン原子、8個の鉄原子がそれぞれの酵素ユニットに結合している。モリブデン原子はモリブドプテリン補因子に含まれ、酵素の活性部位になっている。鉄原子は[2Fe-2S]フェレドキシン鉄・硫黄クラスターを構成しており、電子移動反応に寄与している。 キサンチンオキシダーゼの活性部位はモリブデン原子に末端酸素（オキソ基）と硫黄原子、末端ヒドロキシル基が配位したモリブドプテリンユニットで構成されている。キサンチンから尿酸への反応では、酸素原子はモリブデンからキサンチンへ転移されることにより、いくつかの中間体が生成すると仮定される。そして、水の付加により活性モリブデン中心が再生される。その他のモリブデン含有酸化還元酵素のように、キサンチンオキシダーゼによって基質に取り込まれる酸素原子の由来は酸素分子よりも水分子の方である。 ヒトを含む霊長類では尿酸を分解する酵素を持たず、尿酸はプリン体の最終産物である。 キサンチンオキシダーゼが、尿酸代謝の律速段階である。 キサンチンオキシダーゼは夜間から早朝かけて活性化される。そのため高尿酸血症による痛風発作は夜間に多い。 キサンチンオキシダーゼの酵素阻害剤には、アロプリノール、オキシプリノール 、フィチン酸、フェブキソスタット、トピロキソスタットがある。 ^ PDB 1FIQ; Enroth C, Eger BT, Okamoto K, Nishino T, Nishino T, Pai EF (2000年9月). “Crystal structures of bovine milk xanthine dehydrogenase and xanthine oxidase: structure-based mechanism of conversion”. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97 (20): 10723–8. doi:10.1073/pnas.97.20.10723. PMC 27090. PMID 11005854. http://www.pnas.org/content/97/20/10723.abstract.  ^ Ardan T, Kovaceva J, Cejková J (2004年). “Comparative histochemical and immunohistochemical study on xanthine oxidoreductase/xanthine oxidase in mammalian corneal epithelium”. Acta Histochem 106 (1): 69–75. doi:10.1016/j.acthis.2003.08.001. PMID 15032331.  ^ Hille R (2005年). “Molybdenum-containing hydroxylases”. Arch. Biochem. Biophys. 433 (1): 107–16. doi:10.1016/j.abb.2004.08.012. PMID 15581570.  ^ Harrison R (2002年). “Structure and function of xanthine oxidoreductase: where are we now?”. Free Radic. Biol. Med. 33 (6): 774–97. doi:10.1016/S0891-5849(02)00956-5. PMID 12208366.  ^ “Entrez Gene: XDH xanthine dehydrogenase”. 2008年12月19日閲覧。 ^ Hille R. (2006年). “Structure and Function of Xanthine Oxidoreductase”. European Journal of Inorganic Chemistry 2006 (10): 1905–2095. doi:10.1002/ejic.200600087.  ^ Metz S, Thiel W. (2009年). “A Combined QM/MM Study on the Reductive Half-Reaction of Xanthine Oxidase: Substrate Orientation and Mechanism”. Journal of the American Chemical Society 131 (41): 14885–158902. doi:10.1021/ja9045394. PMID 19788181.  ^ https://243sageru.com/toranomaki/purine/2_1/index.html ^ Pacher P, Nivorozhkin A, Szabó C (2006年3月). “Therapeutic effects of xanthine oxidase inhibitors: renaissance half a century after the discovery of allopurinol”. Pharmacol. Rev. 58 (1): 87–114. doi:10.1124/pr.58.1.6. PMC 2233605. PMID 16507884. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2233605/.  ^ Spector T (1988年1月). “Oxypurinol as an inhibitor of xanthine oxidase-catalyzed production of superoxide radical”. Biochem. Pharmacol. 37 (2): 349–52. doi:10.1016/0006-2952(88)90739-3. PMID 2829916.  ^ Muraoka S, Miura T (2004年2月). “Inhibition of xanthine oxidase by phytic acid and its antioxidative action”. Life Sci. 74 (13): 1691–700. doi:10.1016/j.lfs.2003.09.040. PMID 14738912.  ^ Takano Y. et al.; Life Sci.: 76(16): 1835, 2005 ^ Yamamoto T. et al.: Pharmacology.: 60: 34, 2000 ^ http://medical.nikkeibp.co.jp/leaf/all/series/drug/update/201308/531906.html キサンチンデヒドロゲナーゼ Xanthine Oxidase - MeSH、米国国立医学図書館、生命科学用語シソーラス (英語サイト)