Оксидазы - сравнительно немногочисленная группа ферментов. По строению они являются металлопротеинами, т.к. содержат прочно связанные ионы меди, молибдена или железа (иногда - в составе гема), которые принимают непосредственное участие в катализе. Нередко в качестве простетической группы включены также ФАД илн ФМН.
Своеобразие оксидаз состоит в том, что осуществляемый имн перенос водорода от субстрата на кислород приводит к образованию не воды (как в дыхательной цепи), а перекиси водорода:
Иными словами, эти ферменты осуществляют лишь двухэлектронное (т.е., неполное) восстановление молекулы кислорода, превращая ее в перокеидный ион Ог , который обладает свойствами сильного окислителя.
У приматов наиболее значимыми окснда- зами являются те, что воздействуют на вещества, содержащие аминогруппу (аминокислоты, амины, пуриновые основания). Количество каждого нз них, окисляемое у взрослого человека за сутки, не достигает и 1 г. Так что совокупное потребление кислорода в оксидазных реакциях очень невелико.
Примером могут служить преобразования, катализируемые моноаминоксидазой (МАО). Встроенная в наружную мембрану митохондрий, она содержит ковалентно связанный ФАД н обладает довольно широкой субстратной специфичностью. Как показано на рис. 5-35, фермент производит отщепление двух атомов водорода, которые передает прямо на молекулу Ог с образованием водородпероксида. Один из
Рис. 5-35. Моноаминоксидазная реакция (I) и спонтанный гидролиз возникающего имина (II)
[для простоты указан аммиак, хотя в водной среде он существует как ион аммония].
них изымается у азота аминогруппы, другой - у соседнего с нею углерода. Это ведет к возникновению двойной связи, т.е., к превращению аминогруппы -МН2 в иминогруппу —МН. Такая связь очень неустойчива и спонтанно (без участия фермента) реагирует с водой. Оба ее водородных атома «уходят» в составе отщепляемой молекулы аммиака, а атом кислорода замещает собой иминогруппу. В результате ферментативной стадии и последующего самопроизвольного включения воды исходный амин превращается в соответствующий ему альдегид, а бывшая аминогруппа освобождается в виде аммиака. Именно такую процедуру природа сделала главным способом удаления аминогрупп из разных молекул. Его обозначают как окислительное дезаминирование. Ферменты группы МАО очень активны и обладают высоким сродством к своим субстратам (Км 0,1 мМ и ниже). В их числе не только собственные метаболиты организма, но и содержащие аминоазот ксенобиотики и лекарственные препараты.
Высокой субстратной специфичностью отличиется протеин-Ь-лизж-б-оксидаза. Она содержит атом Си2+, фиксированный гистиди- новыми радикалами. Необычным является то, что этот фермент отщепляет концевую аминогруппу лизина (е-ГШ2) в составе белков, но не влияет на свободную аминокислоту. И еще одна особенность: фермент действует в межклеточном пространстве. В молекулах коллагена и эластина он преобразует часть радикалов лизина в его альдегидный аналог, обозначаемый как аллизин (рис. 5-36). Фермент способен окислять и радикалы 5-гидроксилизина, также переводя нх в альдегидную форму (:Ъ-гидроксиаплизин). Обе реакции совершенно необходимы для формирования полноценной структуры волокон соединительной ткани (см. раздел 10.2.2),
В растительном мире и у микробов окси- дазы представлены гораздо шире, чем у животных. Можно упомянуть глюкозооксидазу (окисляет Б-глюкозу до глюко новой кислоты), лактатоксидазу (превращает лактат в ацетат с выделением углекислоты), пируватоксидазу, оксалатоксидазу (расщепляет щавелевую кислоту до двух молекул углекислоты за счет превращения кислорода в Н202).
