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本酶催化的反应为Xanthine + H2O + O2 = Urate + H2O2，系统名称为Xanthine:oxygen Oxidoreductase，一种含[2Fe-2S]中心的铁钼黄素蛋白（FAD）。也氧化次黄嘌呤、一些其他嘌呤和蝶呤以及醛，但不同于EC 1.2.3.1（醛氧化酶）。在某些条件下，产物主要是超氧化物而非过氧化物：RH + H2O + 2 O2 = ROH + 2 O2.- + 2 H+。哺乳动物酶主要以NAD依赖性脱氢酶（EC 1.17.1.4，黄嘌呤脱氢酶）形式存在。在纯化过程中，该酶大部分转化为O2依赖性黄嘌呤氧化酶形式（EC 1.17.3.2）。这种转化可由多种机制触发，包括半胱氨酸硫醇氧化形成二硫键 [4,5,7,10] [可由EC 1.8.4.7（酶-硫醇转氢酶（谷胱甘肽-二硫键））在谷胱甘肽二硫键存在下催化] 或导致不可逆转化的有限蛋白水解。这种转化也可以发生在体内 [4,6,10]。
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