Protoporfyrinogeenioksidaasi

Protoporfyrinogeenioksidaasi tai protoporfyrinogeeni IX-oksidaasi on oksidoreduktaaseihin kuuluva entsyymi, joka katalysoi protoporfyrinogeeni IX:n hapettumista protoporfyriini IX:ksi. Entsyymiä esiintyy eläimissä, kasveissa, sienissä ja eräissä bakteereissa. Protoporfyrinogeenioksidaasi on osa hemin, klorofyllin ja eräiden muiden porfyriinien biosynteesiä. Protoporfyrinogeenioksidaasin EC-numero on EC 1.3.3.4.

Rakenne ja toiminta
Protoporfyrinogeenioksidaasi on rakenteeltaan kahdesta alayksiköstä koostuva dimeeri. Ihmisen entsyymin molekyylimassa on 100–110 kDa. Eläimissä entsyymiä esiintyy solujen mitokondrioiden sisäkalvolla. Kasveilla on kaksi isotsyymiä, joista toinen esiintyy kloroplasteissa ja toinen mitokondrioissa. Protoporfyrinogeenioksidaasi vaatii toimiakseen FAD-molekyylin. Hapettimena reaktiossa toimii happi.

Protoporfyrinogeenioksidaasin katalysoiman reaktion mekanismi koostuu neljästä tyydyttymättömän hiilten välisen sidoksen muodostamisesta. Entsyymin koentsyyminä toimiva FAD ottaa vastaa protonin protoporfyrinogeeni IX:n hiiliatomilta, joka sijaitsee pyrrolirenkaiden välissä. Protoninsiirtoa avustaa pyrrolirenkaan typpiatomin vapaa elektronipari ja muodostuu konjuguitunut aromaattinen rakenne. Samalla FAD pelkistyy FADH:ksi. Happi hapettaa pelkistyneen koentsyymin FAD:ksi ja pelkistyy itse vetyperoksidiksi. Tämä reaktiosarja toistuu vielä kolme kertaa ja tuotteeksi muodostuu protoporfyriini IX:ää.

Harvinaisessa porfyrioihin kuuluvassa perinnöllisessä sairaudessa porfyria variegatassa protoporfyrinogeenioksidaasin toiminta on puutteellista, minkä vuoksi protoporfyrinogeeni IX:ää kertyy elimistöön. Yhdiste aiheuttaa happiradikaalien muodostumista, mikä aiheuttaa iho-oireita auringonvalon vaikutuksesta, huonovointisuutta, levottomuutta ja unettomuutta ja maksan toiminnan heikentymistä. Monet herbisidit esimerkiksi difenyylieetterit kuten asifluorfeeni ja oksifluorfeeni ja eräät ftaali-imidijohdannaiset estävät protoporfyrinogeenioksidaasin toimintaa. Nämä aineet ovat entsyymin kilpailevia inhibiittoreita ja sitoutuvat protoporfyrinogeeni IX:n tilalle entsyymiin.

Lähteet

Oksidoreduktaasit