Активные формы кислорода могут быть побочным продуктом

Ряд реакций метаболизма, предназначенные для синтеза или уборки каких-либо веществ, сопровождаются образованием активных форм кислорода как побочного продукта реакции. 

Многие такие реакции катализируются оксидазами по однотипной схеме:

• для реакции необходима молекула кислорода О₂,
• один атом кислорода от молекулы О₂ включается в структуру субстрата и используется для формирования оксогруппы (C=O),
• другой атом кислорода связывается с H₂O с образованием H₂O₂.

1. Моноаминооксидаза, ФАД-содержащий фермент, расположенный на внешней мембране митохондрий, окисляет биогенные амины (гистамин, серотонин, дофамин) в альдегиды. 

Реакция, катализируемая моноаминоксидазой

2. Оксидазы D- и L-аминокислот локализуются в пероксисомах клеток,  в первую очередь печени и почек, содержат флавиновые коферменты – ФАД (оксидаза D-аминокислот) и ФМН (оксидаза L-аминокислот).  Их реакция заключается в прямом окислительном дезаминировании аминокислот, побочным продуктом является H₂O₂.

Реакция, катализируемая оксидазой D-аминокислот

3. Полиаминоксидазы, ФАД-зависимые ферменты пероксисом печени, катализируют окислительное дезаминирование полиаминов (спермина, спермидина) с одновременным образованием H₂O₂ и отщеплением аминоальдегидов.

Реакция, катализируемая сперминоксидазой

4. Ксантиндегидрогеназа – фермент, содержащий в своем составе ФАД, молибден и железо-серные центры (2Fe-2S), наибольшая активность выявлена в тканях печени и слизистой тонкого кишечника. Фермент принимает участие в конечных реакциях катаболизма пуриновых нуклеотидов АМФ и ГМФ – превращает гипоксантин и ксантин в мочевую кислоту, окисляет птеридины и некоторые ароматические альдегиды. В этой форме фермент использует в качестве акцептора электронов НАД с образованием НАДН. 

Однако в клетке может происходить превращение фермента в О₂-зависимую ксантиноксидазу, т.е. в качестве акцептора электронов начинает использоваться кислород. Превращение может запускаться разными механизмами, включая окисление HS-групп остатков цистеина в ферменте или ограниченный протеолиз. Образуемый ксантиноксидазой H₂O₂ составляет существенную долю в общей массе активных форм кислорода.

Реакция, катализируемая ксантиноксидазой

5. Лизилоксидаза является медь-содержащим белком, окисляет молекулу лизина (в составе коллагена) до аллизина с его одновременным дезаминированием. Пероксид водорода является побочным продуктом процесса. 

 

Реакция, катализируемая лизилоксидазой