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キサンチンオキシダーゼ（オキシドレダクターゼ; XOR）およびアルデヒドオキシダーゼ（AO）は、タンパク質構造と補綴基の組成が類似していますが、基質の好みが異なります。ここでは、プリン基質用のヒトXORの活性部位にある2つのアミノ酸残基の変異が、基質の好みをAO型に変換することを示しています。ヒトXORとそのGlu803からvaline（E803V）およびArg881-to-Methionine（R881M）変異体は、大腸菌系で発現しました。E803V変異は、基質としてのヒポキサンチンへの活性をほぼ完全に廃止しましたが、キサンチンに対する非常に弱い活性は残っていました。一方、R881M変異体はキサンチンに対する活性を欠いていましたが、ヒポキサンチンに向かってわずかな活性を保持していました。しかし、両方の変異体は、有意なアルデヒドオキシダーゼ活性を示しました。ヒトXORのE803V変異体の結晶構造は、解像度2.6で決定されました。この変異体の全体的なモリブドプテリンドメイン構造は、ウシ牛乳XORのモリブドプテリンドメイン構造によく似ています。活性中心ポケットのアミノ酸残基は、Glu803がバリンに置き換えられたことを除いて、非常によく似た位置と同様の方向に位置しており、プリン基質への活性の減少は変異酵素の大きな立体配座変化によるものではないことを示しています。野生型XORとは異なり、変異体はアロプリノールによる時間依存性阻害にさらされませんでした。
キサンチンオキシダーゼ（オキシドレダクターゼ; XOR）およびアルデヒドオキシダーゼ（AO）は、タンパク質構造と補綴基の組成が類似していますが、基質の好みが異なります。ここでは、プリン基質用のヒトXORの活性部位にある2つのアミノ酸残基の変異が、基質の好みをAO型に変換することを示しています。ヒトXORとそのGlu803からvaline（E803V）およびArg881-to-Methionine（R881M）変異体は、大腸菌系で発現しました。E803V変異は、基質としてのヒポキサンチンへの活性をほぼ完全に廃止しましたが、キサンチンに対する非常に弱い活性は残っていました。一方、R881M変異体はキサンチンに対する活性を欠いていましたが、ヒポキサンチンに向かってわずかな活性を保持していました。しかし、両方の変異体は、有意なアルデヒドオキシダーゼ活性を示しました。ヒトXORのE803V変異体の結晶構造は、解像度2.6で決定されました。この変異体の全体的なモリブドプテリンドメイン構造は、ウシ牛乳XORのモリブドプテリンドメイン構造によく似ています。活性中心ポケットのアミノ酸残基は、Glu803がバリンに置き換えられたことを除いて、非常によく似た位置と同様の方向に位置しており、プリン基質への活性の減少は変異酵素の大きな立体配座変化によるものではないことを示しています。野生型XORとは異なり、変異体はアロプリノールによる時間依存性阻害にさらされませんでした。
Xanthine oxidase (oxidoreductase; XOR) and aldehyde oxidase (AO) are similar in protein structure and prosthetic group composition, but differ in substrate preference. Here we show that mutation of two amino acid residues in the active site of human XOR for purine substrates results in conversion of the substrate preference to AO type. Human XOR and its Glu803-to-valine (E803V) and Arg881-to-methionine (R881M) mutants were expressed in an Escherichia coli system. The E803V mutation almost completely abrogated the activity towards hypoxanthine as a substrate, but very weak activity towards xanthine remained. On the other hand, the R881M mutant lacked activity towards xanthine, but retained slight activity towards hypoxanthine. Both mutants, however, exhibited significant aldehyde oxidase activity. The crystal structure of E803V mutant of human XOR was determined at 2.6 A resolution. The overall molybdopterin domain structure of this mutant closely resembles that of bovine milk XOR; amino acid residues in the active centre pocket are situated at very similar positions and in similar orientations, except that Glu803 was replaced by valine, indicating that the decrease in activity towards purine substrate is not due to large conformational change in the mutant enzyme. Unlike wild-type XOR, the mutants were not subject to time-dependent inhibition by allopurinol.
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