Pohdintoja molybdeenistä. Nitriittireduktaasikin!

Koska kolme ihmisen entsyymiä (XOD, SO, aldehydioksidaasi)  tarvitsee kofaktorin tai rakennedomaaniin  molybdeenin , niin  haitta molybdeenin puutteesta voi tulla niiden entsyymien aineenvaihdunnan alueelta tai toisaalta, jos niissä entyymeissä on jotain mutaatiota se voi vaikuttaa molybdeenistatukseen jotenkin.

• Muistiinpanoni tetrahydrobiopteriinin BH4  aineenvaihdunnan alueesta.

(Oma kommentti 6.2. 2013 :Olen näinä viikoina lukenut  tetrahydrobiopteriinista (BH4)  ja pohdin onko se ess. vitamiini  joissain olosuhteissa 

Molybdeenia tarvitaan   tetrahydrobiopteriinin aineenvaihdunnassa 

XOD entsyymi oxidoi  sen metaboliitin  pteridiinirakennetta. Tässä on mielestäni  analogiaa  samalla  K-vitamiinin xenobioottirakenteen  nopeaan erittymiseen, missä jopa  vitamiini itse edistää  renkaansa  aineenvaihduntatuotteen erittymistä,  niin tässäkin BH4 tapauksessa , koska  biopteriinin pteridiini -rengas tuottaa sytotoksisiakin   muotoja  ja sen täyttyy nopeasti   oksidoituen mennä  eteenpäin esim. keltaisena   isoxantopteriinina virtsaan. 

Molybdeenin tarve tullee  katsoa  BH4-BH2  funktiostakin  käsin. Puute vaikuttaa tähän funktioon. Pteridiiniaineenvaihdunnan molekyylejä on vaikea  määrittää kvantitatiivisesti.  Sen takia  pteridiinien aineenvaihduntaa ja sen  säätöä normaaleissa ja patologisissa tiloissa ei ole voitu laajemmin tutkia.  

  Esim  isoxantoptheriinia on syöpäpotilaassa  alemmat määrät. 

Sen  IUPAC- nimi on  2- amino- 1,4,7,8,- tetrahydropteridine- 4,7,-dione), endogeeni sytoplasminen, erittyy virtsaan).

• Sulfiitioksidaasin (SO)  tiimoilta. Sillä on myös nitriittioksidaasiaktiivisuus (= NO tuotto).

 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25314640

Antioxid Redox Signal. 2015 Aug 1;23(4):283-94. doi: 10.1089/ars.2013.5397. Epub 2014 Dec 11.

Sulfite Oxidase Catalyzes Single-Electron Transfer at Molybdenum Domain to Reduce Nitrite to Nitric Oxide. Wang J^1,2, Krizowski S³ et al.

Tuoreet tutkimukset viitaavat siihen, että molybdeenientsyymit  xantiinioksidaasi (XOD), aldehydioksidaasi ja mARC ilmentävät nitriittireduktaasiaktiivisuutta matalissa happipaineissa. Mutta kun ihmisellä on tehty inhibitiotutkimuksia xantiinioksidaasista (XOD), ei ole pystytty blokeeraamaan  nitriitistä johtuvia muutoksia verenvirtauksessa, mistä seurasi jatkotutkimuksia, jotta löydettäisiin uusia nitriittireduktaasikandidaatteja.  Ja koska  toista molybdeenientsyymiä sulfiittioksidaasia (SO) ei oltu laajemmin tutkittu , ryhmä otti työkseen tämän selvittelyn.

Recent studies suggest that the molybdenum enzymes xanthine oxidase, aldehyde oxidase, and mARC exhibit nitrite reductase activity at low oxygen pressures. However, inhibition studies of xanthine oxidase in humans have failed to block nitrite-dependent changes in blood flow, leading to continued exploration for other candidate nitrite reductases. Another physiologically important molybdenum enzyme—sulfite oxidase (SO)—has not been extensively studied.

Tulokset. NO havaitsemistekniikalla ja fysiologisissa nitriittipitoisuuksissa sulfiittioksidaasin (SO) funktiossa nitriitin reduktaasina yhden elektronin luovuttajan läsnäollessa ilmeni substraatin oksidaation ja nitriitin reduktion välisen redoxkytkentä  ja NO muodostuminen.  Sulfiitin läsnäollessa ( mikä on fysiologinen substraatti)  entsyymi SO vahvisti vain yhden  nitriitin  reduktion. Tutkimuksissa käytettiin sulfiittioksidaasin rekombinoitua hemi- ja  molybdeenidomaania ja saatiin viitettä siitä, että nitriitin reduktio NO:ksi  tapahtui molybdeeni-keskuksessa  kytköksissä molybdeenin oksidaoitumsieen  Mo(IV)  muodosta  Mo(V) muotoon. Nitriitistä  NO:ksi  tapahtuvan  reaktion tahti aleni, kun läsnä oli funktionaalinen hemidomaani välittämässä steeristä ja redox-vaikutusta.  Poistogeenisyydellä (poistettu kaikki molybdopteriinientsyymit ja poistettu    sulfiittioksidaasi)    on havaittu geneettistä vajetta kärsivän potilaan fibroblasteissa  sulfiittioksidaasin vaikuttavan merkitsevästi hypoksisen nitriitin signalointiin, kuten   kanonisen NO-sGC-cGMP tien aktivaatiossa tapahtuu.  ( Geneettiset vajeet: Molybdeenikofaktorin vaje ja SO vaje)

Innovaatio:  Nitriitti sitoutuu  nisäkkäitten sulfiittioksidaasientsyymin (SO) molybdeenidomeeniin ja redusoituu siinä, mikä tapahtuma  saattaa  olla allosteerisesti  SO:n hemidomaanin  ja molybdeenidomaanin interaktion säätelemä ja  antaa oman osuutensa nisäkkäissä ilmenevään nitraatti-nitriitti-NO signalointi tiehen - mitä on myös ihmisen  fibroblasteissa. 

Yhteenveto:  Sulfiittioksidaasi on oletettu nitriittireduktaasi nisäkäskehossa ja se katalysoi nitriitin reduktion Molybdeeni(IV) keskuksessa.

Using gas-phase nitric oxide (NO) detection and physiological concentrations of nitrite, SO functions as nitrite reductase in the presence of a one-electron donor, exhibiting redox coupling of substrate oxidation and nitrite reduction to form NO. With sulfite, the physiological substrate, SO only facilitates one turnover of nitrite reduction. Studies with recombinant heme and molybdenum domains of SO indicate that nitrite reduction occurs at the molybdenum center via coupled oxidation of Mo(IV) to Mo(V). Reaction rates of nitrite to NO decreased in the presence of a functional heme domain, mediated by steric and redox effects of this domain. Using knockdown of all molybdopterin enzymes and SO in fibroblasts,  isolated from patients with genetic deficiencies of molybdenum cofactor and SO, respectively, SO was found to significantly contribute to hypoxic nitrite signaling as demonstrated by activation of the canonical NO-sGC-cGMP pathway.
Nitrite binds to and is reduced at the molybdenum site of mammalian SO, which may be allosterically regulated by heme and molybdenum domain interactions, and contributes to the mammalian nitrate-nitrite-NO signaling pathway in human fibroblasts.
SO is a putative mammalian nitrite reductase, catalyzing nitrite reduction at the Mo(IV) center.

Muistiin 23.11. 2015

• Sulfiittioksidaasigeeni SUOX Kromosomi 12q13.2
•  http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/6821
•  Sulfiittioksidaasi on homodimeerinen proteiini, joka sijaitsee mitokondrian intermembbraanisessa tilassa. Jokaisessa alayksikössä on hemidomeeni ja molybdeeniä sitova domeeni. entsyymi katalysoi sulfiitin oksidaatiota sulfaatiksi, mikä on loppureaktio rikkiä sisltävien  aminohappojen cysteiinin ja metioniinin oksidatiivisessa hajtotamisessa. Sulfiittioksidaasivaje johtaa epänormaaliin neurologiaan , misät seuraa usein varhainen menehtyminen. Geenin alternatiivinen luenta johtaa  multippeleihin transkriptivarianteihin, jotka koodaavat identtisiä proteiineja.
  

  Summary

  Sulfite oxidase is a homodimeric protein localized to the intermembrane space of mitochondria. Each subunit contains a heme domain and a molybdopterin-binding domain. The enzyme catalyzes the oxidation of sulfite to sulfate, the final reaction in the oxidative degradation of the sulfur amino acids cysteine and methionine. Sulfite oxidase deficiency results in neurological abnormalities which are often fatal at an early age. Alternative splicing results in multiple transcript variants encoding identical proteins. [provided by RefSeq, Jul 2008]

 ( Sulfaatti on peräisin rikkipitoisista aminohapoista cysteiinistä ja metioniista niitten   hajoittamisen lopputiessä. Aktiivisulfaatin  tärkeä osuus! Siirrän maininnan myös tauriini-blogiin).

• Miten myrkyllinen on sulfiitti? Tästä enemmän Tauriiniblogistani, josa on rikkiaineenvaihduntamusitiinpanot.

 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24793416

Biochim Biophys Acta. 2014 Sep;1842(9):1413-22. doi: 10.1016/j.bbadis.2014.04.022. Epub 2014 May 2.

Sulfite disrupts brain mitochondrial energy homeostasis and induces mitochondrial permeability transition pore opening via thiol group modification.

Grings M¹, Moura AP¹ et al.

 

Klo 15:35 Lopuksi tälle asialle huomaan löytäneeni Molybdeenista runsaasti tietoa Linus Pauling -instituutista joka pohtii  myös tätä asiaa!

 http://lpi.oregonstate.edu/mic/minerals/molybdenum