超酸化物
↑ Pierre, Jean-Louis; Chautemps, Pierre; Refaif, Sidi; Beguin, Claude; El marzouki, Abdelilah; Serratrice, Guy; Saint-aman, Eric; Rey, Paul (1995). “Imidazolate-bridged dicopper(II) and copper-zinc complexes of a macrobicyclic ligand (cryptand). A possible model for the chemistry of Cu-Zn superoxide dismutase”. Journal of the American Chemical Society 117 (7): 1965–1973. doi:10.1021/ja00112a009. https://doi.org/10.1021/ja00112a009.
↑ 大阪武雄、日本化学会『活性酸素』丸善、1999年、p.27頁。ISBN 4-621-04634-9。
生体中に発生したスーパーオキシドアニオンは、スーパーオキシドディスムターゼ (SOD) と呼ばれる酸化還元酵素で二段階の一電子酸化還元を経て過酸化水素に変化する。
2 O 2 − + 2 H + ⟶ O 2 + H 2 O 2 {\displaystyle {\ce {2O2^- + 2H^+ -> O2 + H2O2}}}
この過酸化水素はさらにカタラーゼやペルオキシダーゼで無害化される。
また、生体における超酸化物は毒性を示し、免疫系では侵入した微生物を殺すのに採用されている。食細胞では、超酸化物は酵素のNADPHオキシダーゼにより大量に生成され、酸素依存性の侵入病原体の殺菌機構の一部として働いている。NADPHオキシダーゼ遺伝子の突然変異は容易に感染する特徴をもつ慢性肉芽腫症と呼ばれる免疫不全症候群を引き起こす。一方、病原菌のSOD遺伝子をノックアウトすると病原性を失う。
超酸化物は、ミトコンドリア(Complex I および Complex III)をはじめ呼吸代謝に関与する多くの酵素から副生成物として生じており、代表としてはキサンチンオキシターゼが知られている。
超酸化物が毒性を示すので、酸素が存在する全ての細胞小器官の近傍には、超酸化物代謝酵素、スーパーオキシドディスムターゼなどさまざまなアイソザイムが含まれている。SOD は極めて効果的な酵素で、倍の速度で超酸化物を消失させ拡散させることができる。他のタンパク質(例:ヘモグロビン)では超酸化物を生成あるいは作用させる両方の働きをする上に SOD 類似作用としては弱い。細菌からマウスまでに対して、SOD 遺伝子をノックアウトすると細胞組織の有害な遺伝形質となり、生体における超酸化物の毒性機構の重要な手掛かりが得られる。