血红素加氧酶和胆绿素还原酶反应化学研究进展

池肇春

山东省青岛市市立医院消化科 (山东 青岛， 266035)

1 概述

在哺乳动物中，血红素的分解代谢必不可少。血红素首先被血红素加氧酶(HO)裂解成线性四吡咯胆绿素Ⅸα(BV Ixα)，然后由胆绿素还原酶(BVR)转化为胆红素。HO利用NADPH细胞色素P450氧化还原酶(CPR)提供的3个氧分子(O2)和7个电子打开血红素环，BVR通过烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)降低胆绿素。HOs的结构研究，包括底物结合、反应中间结合和几种特定的抑制剂结合形式，揭示了底物与HO结合的细节和HO反应过程的机制。低温捕获结构和检测远端配体与血红素铁之间键的光解的时间分辨光谱研究表明，在HO反应过程中产生的CO是如何从反应位点解离的，HO的构象发生相应的变化。含有HO和CPR的复合物结构提供了电子如何转移到血红素HO络合物的详细信息。尽管BVR及其与NAD+的配合物的三级结构早在10多年前就已确定，但其催化残基和反应机制仍不清楚。最近的一项关于蓝细菌BVR与NADP+和底物BV的结晶学研究澄清了这些问题。两个BV分子以堆积的方式与BVR结合，其中一个BV可以协助另一个BV的还原催化。最新生化、光谱和晶体学的研究，详述了化学基础上的分子机理的HO和BVR反应[1]。HO特异地切割血红素的α位置，生成BV，Fe2+的线性四吡咯和CO。近年来，CO和NO都被认为是重要的信号分子。

CO通过NF-κB通路参与炎症、细胞增殖和分化。该分子通过半胱氨酸β合成酶途径还调节血管扩张和血管收缩。通过神经元PAS结构域蛋白2(NPAS 2)途径调节昼夜节律,并存在细胞生长、分化凋亡、肿瘤生长抑制等多方面作用[2，3]。……