In mammals, catabolism of the heme group is indispensable for life. Heme is first cleaved by the enzyme Heme Oxygenase (HO) to the linear tetrapyrrole Biliverdin IXα (BV), and BV is then converted into bilirubin by Biliverdin Reductase (BVR). HO utilizes three Oxygen molecules (O2) and seven electrons supplied by NADPH-cytochrome P450 oxidoreductase (CPR) to open the heme ring and BVR reduces BV through the use of NAD(P)H. Structural studies of HOs, including substrate-bound, reaction intermediate-bound, and several specific inhibitor-bound forms, reveal details explaining substrate binding to HO and mechanisms underlying-specific HO reaction progression. Cryo-trapped structures and a time-resolved spectroscopic study examining photolysis of the bond between the distal ligand and heme iron demonstrate how CO, produced during the HO reaction, dissociates from the reaction site with a corresponding conformational change in HO. The complex structure containing HO and CPR provides details of how electrons are transferred to the heme-HO complex. Although the tertiary structure of BVR and its complex with NAD+ was determined more than 10 years ago, the catalytic residues and the reaction mechanism of BVR remain unknown. A recent crystallographic study examining cyanobacterial BVR in complex with NADP+ and substrate BV provided some clarification regarding these issues. Two BV molecules are bound to BVR in a stacked manner, and one BV may assist in the reductive catalysis of the other BV. In this review, recent advances illustrated by biochemical, spectroscopic, and crystallographic studies detailing the chemistry underlying the molecular mechanism of HO and BVR reactions are presented.

在哺乳动物中，血红素族的分解代谢对于生命是必不可少的。血红素首先被血红素加氧酶（HO）裂解为线性四吡咯BiliverdinIXα（BV），然后BIV被Biliverdin Reductase（BVR）转化为胆红素。HO利用NADPH-细胞色素P450氧化还原酶（CPR）提供的三个氧分子（O2）和七个电子来打开血红素环，BVR通过使用NAD（P）H降低BV。HOs的结构研究，包括底物结合，反应中间物结合和几种特定抑制剂结合形式，揭示了解释底物与HO结合以及特异HO反应进程潜在机制的细节。低温捕获的结构和时间分辨光谱研究检查了远端配体与血红素铁之间的键的光解，证明了HO反应期间产生的CO是如何产生的，与反应位点解离的HO中具有相应的构象变化。包含HO和CPR的复合物结构提供了电子如何转移到血红素-HO复合物中的详细信息。尽管BVR的三级结构及其与NAD +的复合物已经确定了10多年以上，但BVR的催化残基和反应机理仍然未知。最近的晶体学研究检查了蓝藻BVR与NADP +和底物BV的复合物，对这些问题进行了一些澄清。两个BV分子以堆叠的方式结合到BVR，一个BV可以协助另一个BV的还原催化。在这篇综述中，通过生化，光谱学和晶体学研究说明了最近的进展，这些进展详细说明了HO和BVR反应的分子机理的化学基础。包含HO和CPR的复合物结构提供了电子如何转移到血红素-HO复合物中的详细信息。尽管BVR的三级结构及其与NAD +的复合物已经确定了10多年以上，但BVR的催化残基和反应机理仍然未知。最近的晶体学研究检查了蓝藻BVR与NADP +和底物BV的复合物，对这些问题进行了一些澄清。两个BV分子以堆叠的方式结合到BVR，一个BV可以协助另一个BV的还原催化。在这篇综述中，通过生化，光谱学和晶体学研究说明了最近的进展，这些进展详细说明了HO和BVR反应的分子机理的化学基础。包含HO和CPR的复合物结构提供了电子如何转移到血红素-HO复合物中的详细信息。尽管BVR的三级结构及其与NAD +的复合物已经确定了10多年以上，但BVR的催化残基和反应机理仍然未知。最近的晶体学研究检查了蓝细菌BVR与NADP +和底物BV的复合物，对这些问题进行了一些澄清。两个BV分子以堆叠的方式结合到BVR，一个BV可以协助另一个BV的还原催化。在这篇综述中，通过生化，光谱学和晶体学研究说明了最近的进展，这些进展详细说明了HO和BVR反应的分子机理的化学基础。尽管BVR的三级结构及其与NAD +的复合物已经确定了10多年以上，但BVR的催化残基和反应机理仍然未知。最近的晶体学研究检查了蓝藻BVR与NADP +和底物BV的复合物，对这些问题进行了一些澄清。两个BV分子以堆叠的方式结合到BVR，一个BV可以协助另一个BV的还原催化。在这篇综述中，通过生化，光谱学和晶体学研究说明了最近的进展，详细说明了HO和BVR反应的分子机理的化学基础。尽管BVR的三级结构及其与NAD +的复合物已经确定了10多年以上，但BVR的催化残基和反应机理仍然未知。最近的晶体学研究检查了蓝藻BVR与NADP +和底物BV的复合物，对这些问题进行了一些澄清。两个BV分子以堆叠的方式结合到BVR，一个BV可以协助另一个BV的还原催化。在这篇综述中，通过生化，光谱学和晶体学研究说明了最近的进展，详细说明了HO和BVR反应的分子机理的化学基础。最近的晶体学研究检查了蓝细菌BVR与NADP +和底物BV的复合物，对这些问题进行了一些澄清。两个BV分子以堆叠的方式结合到BVR，一个BV可以协助另一个BV的还原催化。在这篇综述中，通过生化，光谱学和晶体学研究说明了最近的进展，这些进展详细说明了HO和BVR反应的分子机理的化学基础。最近的晶体学研究检查了蓝藻BVR与NADP +和底物BV的复合物，对这些问题进行了一些澄清。两个BV分子以堆叠的方式结合到BVR，一个BV可以协助另一个BV的还原催化。在这篇综述中，通过生化，光谱学和晶体学研究说明了最近的进展，这些进展详细说明了HO和BVR反应的分子机理的化学基础。