キサンチンオキシダーゼとは - わかりやすく解説 Weblio辞書

キサンチンオキシダーゼ/デヒドロゲナーゼ
識別子
略号	XDH
Entrez（英語版）	7498
HUGO	12805
OMIM	607633
PDB	1FIQ (RCSB PDB PDBe PDBj)
RefSeq	NM_000379
UniProt	P47989
他のデータ
EC番号 (KEGG)	1.17.3.2
遺伝子座	Chr. 2 p23.1
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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^[2]、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^[3]^[4]。

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^[5]。

反応

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 $\rightleftharpoons$

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）

タンパク質の構造

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。

酵素反応機構

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^[6]。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^[7]。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。

医学において

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。^[8]
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に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。

酵素阻害剤

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^[9]、オキシプリノール^[10] 、フィチン酸^[11]、フェブキソスタット^[12]^[13]、トピロキソスタット^[14]がある。

脚注

^ PDB 1FIQ; Enroth C, Eger BT, Okamoto K, Nishino T, Nishino T, Pai EF (September 2000). “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.
^ Ardan T, Kovaceva J, Cejková J (2004). “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.
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^ Harrison R (2002). “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). “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). “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 (March 2006). “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.
^ Spector T (January 1988). “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 (February 2004). “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