陈晓楠, 高丽华, 周正富, 张维, 陈明

(中国农业科学院生物技术研究所, 北京 100081)

众所周知，过渡元素钼是植物、动物和微生物的必需营养素。海洋中大量的钼以阴离子形式存在。土壤中，钼酸盐阴离子是植物和细菌唯一可利用的钼形态。钼酶在生物地球化学氧化还原循环以及有机体代谢中具有关键作用[1]，根据钼中心剩余配体的不同，钼酶可分为AOR/XDH家族、亚硫酸盐氧化酶家族和二甲基亚砜还原酶家族。同一钼酶家族成员间具有明显的序列相似性，不同家族成员间没有明显的同源性[2]。此类酶可在各种生理条件下以不同氧化态存在，具有多种功能，但都涉及氧化或还原反应。

黄嘌呤脱氢酶(EC 1.17.1.4, xanthine dehydrogenase，XDH)是一种古老、典型、复杂的钼酶，已有100多年的研究历史，是迄今为止被研究得最深入的单核钼酶，也是目前发现的四种钼酶之一[3-4]。该酶催化次黄嘌呤氧化为黄嘌呤，黄嘌呤经氧化为尿酸。此外，XDH还能催化杂环化合物嘌呤、喋呤和醛sp2杂环上碳原子的羟基化反应[5]。XDH由3个氧化还原中心结构域组成：铁硫簇([2Fe-2S])、黄素腺嘌呤二核苷酸(flavin adenine dinucleotide，FAD)和硫化钼辅因子(molybdenum cofactor，Moco)。XDH的三个氧化还原中心构成一个内电子转移链(electron transport chain，ETC)，在硫化钼辅因子中心发生催化作用时，从底物中提取电子，然后转移到铁硫团簇的FAD上，最后转移到电子受体NAD+上形成NADH。在电子还原反应中，反应体系的完整性必不可少[6]。XDH广泛分布在真核生物、细菌和古细菌中，并且在各种细胞过程中发挥重要作用，参与嘌呤代谢,催化黄嘌呤和次黄嘌呤生成酰脲类物质,且与氮同化、激素代谢、衰老的调控及活性氧产生等过程相关。……