亜硫酸オキシダーゼ

亜硫酸オキシダーゼ（ありゅうさんオキシダーゼ、sulfite oxidase）は、すべての真核生物のミトコンドリアに存在する酵素である。亜硫酸が硫酸に酸化されることにより発生した電子は、シトクロムcを経由して電子伝達系へ移され、酸化的リン酸化によるATP合成に使われる^[1][2][3]。これは硫黄を含む化合物の代謝の最終ステップであり、硫酸は排泄されることとなる。

亜硫酸オキシダーゼ
識別子
EC番号	1.8.3.1
CAS登録番号	9029-38-3
データベース
IntEnz	IntEnz view
BRENDA	BRENDA entry
ExPASy	NiceZyme view
KEGG	KEGG entry
MetaCyc	metabolic pathway
PRIAM	profile
PDB構造	RCSB PDB PDBj PDBe PDBsum
遺伝子オントロジー	AmiGO / QuickGO
検索 PMC articles PubMed articles NCBI proteins

亜硫酸オキシダーゼはモリブデンとヘムを補酵素として利用する金属酵素である。この酵素はシトクロムb 5の一つであり、DMSOレダクターゼ、キサンチンオキシダーゼおよび亜硝酸還元酵素を含むオキソトランスフェラーゼのスーパーファミリーに属する。

哺乳類では、亜硫酸オキシダーゼの発現量は肝臓、腎臓および心臓で高く、脾臓、脳、骨格筋および血液で低い。

構造

亜硫酸オキシダーゼはN末端とC末端とで2個の等しいサブユニットからなるホモダイマーである。それぞれ2個のサブユニットはループを形成する10個のアミノ酸残基によって結合している。N末端ドメインはヘムを含む3つの隣接した逆平行のβシートと5つのαヘリックスからなる。C末端ドメインは13個のβシートと3個のαヘリックスとそれに囲まれたモリブドプテリン補因子からなる。モリブドプテリンはMo(VI)中心を持ち、これはシステイン由来の硫黄と、ピラノプテリン由来のエン-ジチオレート、そして2つの末端酸素により結合している。このモリブドプテリン中心は亜硫酸の触媒酸化の場所となる。

活性部位と機構

亜硫酸オキシダーゼの触媒機構

亜硫酸オキシダーゼの活性部位にはモリブドプテリンがあり、モリブデンの最高酸化数（+6）を支えている。酵素が酸化状態のときモリブデンはシステインチオラートとモリブドプテリンのジチオレン基、および2個の末端酸素原子に配位されている。亜硫酸と反応するとき酸素原子の一つが亜硫酸に転移し硫酸となり、モリブデンの酸化数は+4になる。そして、水が硫酸と置き換わり、2個のプロトンと2個の電子が活性部位から遊離し、活性部位は元の状態に戻る。特筆すべき点はこの酵素反応で使われる酸素原子は酸素分子由来ではなく、水分子由来という点である。

脚注

1. D'Errico G, Di Salle A, La Cara F, Rossi M, Cannio R (January 2006). “Identification and characterization of a novel bacterial sulfite oxidase with no heme binding domain from Deinococcus radiodurans”. J. Bacteriol. 188 (2): 694–701. doi:10.1128/JB.188.2.694-701.2006. PMC 1347283. PMID 16385059. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1347283/.
2. Tan WH, Eichler FS, Hoda S, Lee MS, Baris H, Hanley CA, Grant PE, Krishnamoorthy KS, Shih VE (September 2005). “Isolated sulfite oxidase deficiency: a case report with a novel mutation and review of the literature”. Pediatrics 116 (3): 757–66. doi:10.1542/peds.2004-1897. PMID 16140720.
3. Cohen HJ, Betcher-Lange S, Kessler DL, Rajagopalan KV (December 1972). “Hepatic sulfite oxidase. Congruency in mitochondria of prosthetic groups and activity”. J. Biol. Chem. 247 (23): 7759–66. PMID 4344230.

参考文献

• Kisker, C. “Sulfite oxidase”, Messerschimdt, A.; Huber, R.; Poulos, T.; Wieghardt, K.; eds. Handbook of Metalloproteins, vol 2; John Wiley and Sons, Ltd: New York, 2002
• Feng C, Wilson HL, Hurley JK, et al. (2003). “Essential role of conserved arginine 160 in intramolecular electron transfer in human sulfite oxidase.”. Biochemistry 42 (42): 12235-42. doi:10.1021/bi0350194. PMID 14567685.
• Lee HF, Mak BS, Chi CS, et al. (2002). “A novel mutation in neonatal isolated sulphite oxidase deficiency.”. Neuropediatrics 33 (4): 174-9. doi:10.1055/s-2002-34491. PMID 12368985.
• Steinberg KK, Relling MV, Gallagher ML, et al. (2007). “Genetic studies of a cluster of acute lymphoblastic leukemia cases in Churchill County, Nevada.”. Environ. Health Perspect. 115 (1): 158-64. PMID 17366837.
• Kimura K, Wakamatsu A, Suzuki Y, et al. (2006). “Diversification of transcriptional modulation: large-scale identification and characterization of putative alternative promoters of human genes.”. Genome Res. 16 (1): 55-65. doi:10.1101/gr.4039406. PMID 16344560.
• Wilson HL, Wilkinson SR, Rajagopalan KV (2006). “The G473D mutation impairs dimerization and catalysis in human sulfite oxidase.”. Biochemistry 45 (7): 2149-60. doi:10.1021/bi051609l. PMID 16475804.
• Hoffmann C, Ben-Zeev B, Anikster Y, et al. (2007). “Magnetic resonance imaging and magnetic resonance spectroscopy in isolated sulfite oxidase deficiency.”. J. Child Neurol. 22 (10): 1214-21. doi:10.1177/0883073807306260. PMID 17940249.
• Johnson JL, Coyne KE, Garrett RM, et al. (2002). “Isolated sulfite oxidase deficiency: identification of 12 novel SUOX mutations in 10 patients.”. Hum. Mutat. 20 (1): 74. doi:10.1002/humu.9038. PMID 12112661.
• Woo WH, Yang H, Wong KP, Halliwell B (2003). “Sulphite oxidase gene expression in human brain and in other human and rat tissues.”. Biochem. Biophys. Res. Commun. 305 (3): 619-23. PMID 12763039.
• Feng C, Wilson HL, Tollin G, et al. (2005). “The pathogenic human sulfite oxidase mutants G473D and A208D are defective in intramolecular electron transfer.”. Biochemistry 44 (42): 13734-43. doi:10.1021/bi050907f. PMID 16229463.
• Tan WH, Eichler FS, Hoda S, et al. (2005). “Isolated sulfite oxidase deficiency: a case report with a novel mutation and review of the literature.”. Pediatrics 116 (3): 757-66. doi:10.1542/peds.2004-1897. PMID 16140720.
• Astashkin AV, Johnson-Winters K, Klein EL, et al. (2008). “Structural studies of the molybdenum center of the pathogenic R160Q mutant of human sulfite oxidase by pulsed EPR spectroscopy and 17O and 33S labeling.”. J. Am. Chem. Soc. 130 (26): 8471-80. doi:10.1021/ja801406f. PMID 18529001.
• Dronov R, Kurth DG, Möhwald H, et al. (2008). “Layer-by-layer arrangement by protein-protein interaction of sulfite oxidase and cytochrome c catalyzing oxidation of sulfite.”. J. Am. Chem. Soc. 130 (4): 1122-3. doi:10.1021/ja0768690. PMID 18177044.
• Edwards MC, Johnson JL, Marriage B, et al. (1999). “Isolated sulfite oxidase deficiency: review of two cases in one family.”. Ophthalmology 106 (10): 1957-61. doi:10.1016/S0161-6420(99)90408-6. PMID 10519592.
• Gerhard DS, Wagner L, Feingold EA, et al. (2004). “The status, quality, and expansion of the NIH full-length cDNA project: the Mammalian Gene Collection (MGC).”. Genome Res. 14 (10B): 2121-7. doi:10.1101/gr.2596504. PMID 15489334.
• Rudolph MJ, Johnson JL, Rajagopalan KV, Kisker C (2003). “The 1.2 A structure of the human sulfite oxidase cytochrome b(5) domain.”. Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr. 59 (Pt 7): 1183-91. PMID 12832761.
• Feng C, Wilson HL, Hurley JK, et al. (2003). “Role of conserved tyrosine 343 in intramolecular electron transfer in human sulfite oxidase.”. J. Biol. Chem. 278 (5): 2913-20. doi:10.1074/jbc.M210374200. PMID 12424234.
• Neumann M, Leimkühler S (2008). “Heavy metal ions inhibit molybdoenzyme activity by binding to the dithiolene moiety of molybdopterin in Escherichia coli.”. FEBS J. 275 (22): 5678-89. doi:10.1111/j.1742-4658.2008.06694.x. PMID 18959753.
• Strausberg RL, Feingold EA, Grouse LH, et al. (2002). “Generation and initial analysis of more than 15,000 full-length human and mouse cDNA sequences.”. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99 (26): 16899-903. doi:10.1073/pnas.242603899. PMID 12477932.
• Wilson HL, Rajagopalan KV (2004). “The role of tyrosine 343 in substrate binding and catalysis by human sulfite oxidase.”. J. Biol. Chem. 279 (15): 15105-13. doi:10.1074/jbc.M314288200. PMID 14729666.
• Hakonarson H, Qu HQ, Bradfield JP, et al. (2008). “A novel susceptibility locus for type 1 diabetes on Chr12q13 identified by a genome-wide association study.”. Diabetes 57 (4): 1143-6. doi:10.2337/db07-1305. PMID 18198356.

関連項目

• 生物無機化学

外部リンク

• Sulfite oxidase - MeSH・アメリカ国立医学図書館・生命科学用語シソーラス（英語）
• Research Activity of Sarkar Group