亜硫酸オキシダーゼ

亜硫酸オキシダーゼ（EC 1.8.3.1）は、酵母を除くすべての真核生物のミトコンドリアに存在する酵素です。亜硫酸を硫酸に酸化し、シトクロムcを介して生成された電子を電子伝達系に伝達し、酸化的リン酸化でATPを生成できるようにします。^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}これは硫黄含有化合物 の代謝の最終段階であり、硫酸は排泄されます。

_{亜硫酸オキシダーゼは、}モリブドプテリン補因子とヘム基（動物の場合）を利用する金属酵素です。シトクロムb5の一つであり、 DMSO還元酵素、キサンチンオキシダーゼ、亜硝酸還元酵素なども含むモリブデンオキソトランスフェラーゼの酵素スーパーファミリーに属します。

哺乳類では、亜硫酸オキシダーゼの発現レベルは肝臓、腎臓、心臓で高く、脾臓、脳、骨格筋、血液では非常に低い。

亜硫酸オキシダーゼはホモ二量体として、 N末端ドメインとC末端ドメインという2つの同一のサブユニットから構成される。これら2つのドメインは、ループを形成する10個のアミノ酸によって連結されている。N末端ドメインには、3つの隣接する逆平行βシートと5つのαヘリックスを持つヘム補因子が存在する。C末端ドメインには、13個のβシートと3つのαヘリックスに囲まれたモリブドプテリン補因子が存在する。モリブドプテリン補因子は、システイン由来の硫黄、ピラノプテリン由来のエネジチオラート、および2つの末端酸素に結合したMo(VI)中心を持つ。亜硫酸の触媒酸化は、このモリブデン中心で起こる。

ピラノプテリン配位子は、エネジチオラートを介してモリブデン中心に配位する。モリブデン中心は四角錐型の幾何構造を持ち、オキソ基が上向きではなく下向きに配向している点で、キサンチンオキシダーゼファミリーとは区別される。

亜硫酸オキシダーゼの活性部位にはモリブドプテリン補因子が含まれており、モリブデンは最高酸化状態である+6 (Mo ^VI ) で保持されます。酵素の酸化状態では、モリブデンはシステインチオラート、モリブドプテリンのジチオレン基、および2つの末端酸素原子 (オキソ) によって配位されます。亜硫酸と反応すると、1つの酸素原子が亜硫酸に移動して硫酸が生成され、モリブデン中心は2つの電子によって還元されて Mo ^{IVになります。その後、水が硫酸を置換し、2つのプロトン (H +} ) と2つの電子 (e ⁻ )が除去されて活性部位は元の状態に戻ります。この酸素原子移動酵素の重要な特徴は、移動する酸素原子が二酸素(O ₂ )ではなく水から生じることです。

電子はモリブデンからヘム基へと一つずつ渡され、ヘム基はシトクロムcと反応して酵素を再酸化する。この反応で得られた電子は電子伝達系（ETC）に入る。

この反応は一般的に律速段階となる。酵素が亜硫酸塩と反応すると、2電子還元される。酵素の再還元時に見られる負の電位は、酸化状態が優先されることを示している。

モリブデン酵素群の中で、亜硫酸オキシダーゼは最も酸化されやすい。ただし、低pH条件下では、酸化反応が部分的に律速段階となる。

亜硫酸オキシダーゼは、食品中の硫黄含有アミノ酸であるシステインとメチオニンを代謝するために必要です。機能的な亜硫酸オキシダーゼが欠乏すると、亜硫酸オキシダーゼ欠損症として知られる疾患を引き起こします。このまれではあるが致命的な疾患は、神経障害、知的障害、身体的奇形、脳の変性、そして死を引き起こします。機能的な亜硫酸オキシダーゼが欠乏する原因としては、モリブドプテリン補因子の欠乏につながる遺伝的欠陥や、酵素の点突然変異などが挙げられます。 ^{[ 8 ]} G473D変異は、ヒト亜硫酸オキシダーゼの二量体化と触媒作用を阻害します。^{[ 9 ] [ 10 ]}

• 硫黄代謝
• 生物無機化学

• 米国国立医学図書館の医学主題見出し（MeSH）における「亜硫酸塩＋オキシダーゼ」
• サルカールグループの研究活動
• PDBe-KB は、ヒト亜硫酸オキシダーゼ、ミトコンドリアの PDB で利用可能なすべての構造情報の概要を提供します。