فصل اول

1-1 .آنزیم کولین اکسیداز

1-1-1. معرفی آنزیم

آنزیم کولین اکسیداز یکی از انواع آنزیم‌های اکسیدوردوکتاز است. اكسیدوردوكتازها، كه حدود 25% از آنزیم‌های شناخته شده را تشكیل می‌دهند، نقش مهمی در متابولیسم سلول‌های زنده ایفا می‌کنند. این گروه از آنزیم‌ها، شامل تمامی آنزیم‌هایی است كه واکنش‌های اكسیداسیون و احیاء را كاتالیز می‌کنند. از آنزیم‌های این گروه می‌توان به اكسیدازها، پراكسیدازها، دهیدروژنازها، كاتالاز و بسیاری از آنزیم‌های دیگر اشاره نمود [3]. اهمیت مطالعه اكسیـدوردوكتازها در ماهیت واکنش‌هایی است كه كاتـالیز می‌کنند. در واقع، به دلیل این که این آنزیم‌ها واکنش‌های دشواری، از قبیل اكسیداسیون و احیاء انتخابـی مولکول‌های آلی، را كاتالیز می‌کنند، در حوزه

 محیطی اهمیت ویژه‌ای دارند. علاوه بر این، از آنجایی كه اكسیدوردوكتازها به طور گسترده‌ای در سنتز تركیبات آلی مورد استفاده قرار می‌گیرند، در داروسازی كاربرد دارند [4-5]. از میان اكسیدوردوكتازها، اكسیدازها به دلیل اینكه از اكسیژن به عنوان عـامل اكسنده استفاده می‌کنند و نیازی به کوفاکتور ندارند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. آنزیم کولین اکسیداز که در این رساله مورد بررسی قرار گرفته است یکی از انواع اکسیدازها است.

1-1-2. تاریخچه

آنزیم کولین اکسیداز اولین بار در سال 1933 توسط برنهایم[1] در بافت حیوانی کشف شد [6]. در میان بافت‌های حیوانی، کولین اکسیداز بیشتر در کبد موش یافت می‌شود. این فرم آنزیم در کلیه نیز یافت شد، ولی در خون و ماهیچه یا قلب دیده نشد [7]. کلی[2] در سال 1952 وجود گروه پروستتیک فلاوین آدنین دی نوکلئوتید FAD)) را در این آنزیم به اثبات رساند. با وجود این که نمونه‌های اولیه کولین اکسیداز از بافت‌های حیوانی با دشواری و ناخالصی بسیار زیاد استخراج شده بود، بعدها این آنزیم از گونه‌های ریز جانداران دیگری نیز به دست آمد، که از آن جمله می‌توان به استخراج آنزیم در سال 1977 از گونه آرتروباکتر[3] اشاره کرد [8].

1-1-3. واکنش آنزیمی

آنزیم کولین اکسیداز واکنش اکسایش کولین به گلایسین بتائین را کاتالیز می­کند. اولین بار در سال 1952 وجود گروه پروستتیک فلاوین آدنین دی نوکلئوتید (FAD) در این آنزیم به اثبات رسید. در واقع، آنزیم کولین اکسیداز با کمک گروه پروستتیک FAD خود، به صورت میانجی، سوبسترا را اکسید می‌کند. اکسایش کولین در دو مرحله انجام می‌گیرد؛ در مرحله اول با انتقال یون هیدرید ((H– از کولین به اکسیژن مولکولی سوبسترا به محصول حد واسط ) بتائین آلدئید( تبدیل می‌شود. در مرحله بعد، بتائین آلدئید با انتقال دو الکترون دیگر محصول نهایی بتائین را تولید می‌کند. شمای کلی این واکنش در شکل زیر نشان داده شده است [9].

شکل 1-1. شمای واکنش اکسیداسیون دو مرحله‌ای کولین به گلایسین بتائین کاتالیز شده توسط آنزیم کولین اکسیداز

[1]-Bernheim

[2]-Kelli

[3]-Arthrobacter