stringtranslate.com

Ацетальдегиддегидрогеназа

Ацетальдегиддегидрогеназы ( EC 1.2.1.10) представляют собой ферменты дегидрогеназы , которые катализируют превращение ацетальдегида в ацетил-КоА . Это можно резюмировать следующим образом:

Ацетальдегид + НАД + + Коэнзим А ↔ Ацетил-КоА + НАДН + Н +

У человека известны три гена, кодирующие эту ферментативную активность: ALDH1A1 , ALDH2 и недавно открытый ALDH1B1 (также известный как ALDH5 ). Эти ферменты относятся к более широкому классу альдегиддегидрогеназ .

Номер CAS для этого типа фермента — [9028-91-5].

Состав

Цистеин -302 является одним из трех последовательных остатков Cys и имеет решающее значение для каталитической функции фермента . Остаток алкилируется йодацетамидом как в цитозольных, так и в митохондриальных изозимах, с модификациями Cys-302, указывающими на каталитическую активность с другими остатками. Более того, предыдущая последовательность Gln-Gly-Gln-Cys консервативна в обоих изозимах как для человека, так и для лошади, что согласуется с тем, что Cys-302 имеет решающее значение для каталитической функции. [2]

Как было обнаружено методом направленного мутагенеза , глутамат -268 является ключевым компонентом ацетальдегиддегидрогеназы печени, а также имеет решающее значение для каталитической активности. Поскольку активность у мутантов не удалось восстановить добавлением обычных оснований, предполагается, что этот остаток действует как общее основание для активации незаменимого остатка Cys-302. [3]

У бактерий ацилирующая ацетальдегиддегидрогеназа образует бифункциональный гетеродимер с металлозависимой 4-гидрокси-2-кетовалератальдолазой . Кристаллическая структура фермента, используемого при бактериальном расщеплении токсичных ароматических соединений, указывает на то, что промежуточные соединения перемещаются непосредственно между активными центрами через гидрофобный промежуточный канал, обеспечивая инертную среду для перемещения реакционноспособного промежуточного продукта ацетальдегида из активного центра альдолазы в ацетальдегиддегидрогеназу. активный сайт. Такая связь между белками позволяет эффективно переносить субстраты из одного активного центра в другой. [1]

Эволюция

Хотя два изозима (ALDH1 и ALDH2) не имеют общей субъединицы, гомология между белками ALDH1 и ALDH2 человека составляет 66% на уровне кодирующих нуклеотидов и 69% на уровне аминокислот , что, как обнаружено, ниже, чем у двух изоферментов (ALDH1 и ALDH2). 91% гомология между ALDH1 человека и ALDH1 лошади. Такое открытие согласуется с данными, свидетельствующими о раннем эволюционном расхождении между цитозольными и митохондриальными изоферментами, что видно по 50% гомологии между митохондриальными и цитозольными аспартатаминотрансферазами свиньи. [4]

Роль в метаболизме алкоголя

В печени этанол превращается в ацетил - КоА в два этапа. На первом этапе этанол превращается в ацетальдегид под действием алкогольдегидрогеназы . На втором этапе ацетальдегид превращается в ацетил-КоА под действием ацетальдегиддегидрогеназы. Ацетальдегид более токсичен , чем алкоголь, и является причиной многих симптомов похмелья . [5]

Около 50% людей северо-восточного азиатского происхождения имеют доминантную мутацию в гене ацетальдегиддегидрогеназы , [6] что делает этот фермент менее эффективным, что вызывает реакцию алкогольного прилива , также известную как синдром азиатского прилива. Подобная мутация обнаруживается примерно у 5–10% светловолосых и голубоглазых людей североевропейского происхождения. [7] У этих людей ацетальдегид накапливается после употребления алкоголя, что приводит к симптомам отравления ацетальдегидом, включая характерное покраснение кожи и учащенное сердцебиение и частоту дыхания. [7] Другие симптомы могут включать сильные спазмы в животе и мочевыводящих путях, приливы жара и холода, обильное потоотделение и сильное недомогание . [7] Лица с недостаточной активностью ацетальдегиддегидрогеназы гораздо реже становятся алкоголиками , но, по-видимому, подвергаются большему риску повреждения печени, алкогольной астмы и рака ротоглотки и пищевода из-за чрезмерного воздействия ацетальдегида. [7]

Схема реакции ацетальдегиддегидрогеназы

Это показывает, что многие токсические эффекты этанола опосредованы метаболитом ацетальдегида и поэтому могут быть смягчены такими веществами, как фомепизол , который эффективно снижает скорость превращения этанола в ацетальдегид in vivo .

АЛДГ2, который имеет более низкую КМ для ацетальдегидов, чем АЛДГ1, и действует преимущественно в митохондриальном матриксе, является основным ферментом метаболизма ацетальдегида и имеет три генотипа. Единственная точечная мутация (G → A) в экзоне 12 гена ALDH2 вызывает замену глутамата на лизин в остатке 487, что приводит к образованию фермента ALDH2K. [8] ALDH2K имеет увеличенный K M для НАД + , что делает его практически неактивным при клеточных концентрациях НАД + . [6] Поскольку ALDH2 представляет собой рандомизированный тетрамер, активность гетеромутированного генотипа снижается всего до 6% по сравнению с диким типом, в то время как гомомутированные генотипы имеют практически нулевую ферментативную активность. [9] Субъединица с дефицитом ALDH2 доминирует при гибридизации с субъединицей дикого типа, что приводит к инактивации изозима за счет нарушения каталитической активности и увеличения оборота. [10] Генетическая изменчивость ALDH2 тесно коррелирует с алкогольной зависимостью : гетерозиготы имеют меньший риск по сравнению с гомозиготами дикого типа, а отдельные гомозиготы с дефицитом ALDH2 имеют очень низкий риск алкоголизма. [11]

Препарат дисульфирам (Антабус) предотвращает окисление ацетальдегида в уксусную кислоту и применяется при лечении алкоголизма. ALDH1 сильно ингибируется дисульфирамом, тогда как ALDH2 устойчив к его действию. Остаток цистеина в положении 302 в ALDH1 и 200 в ALDH2 участвует в качестве сайта связывания дисульфирама на ферменте и служит тиоловым сайтом, чувствительным к дисульфираму. [12] Ковалентное связывание дисульфирама с тиолом блокирует связывание одного из остатков цистеина с йодацетамидом, тем самым инактивируя фермент и значительно снижая каталитическую активность. Активность можно восстановить обработкой 2-меркаптоэтанолом , но не глутатионом . [13]

Метронидазол (флагил), который используется для лечения некоторых паразитарных инфекций, а также псевдомембранозного колита, вызывает эффекты, аналогичные дисульфираму. Коприн (аминокислота, содержащаяся в некоторых коприноидных грибах) метаболизируется in vivo до 1-аминоциклопропанола, который также вызывает аналогичные эффекты.

Роль в жировом обмене

ALDH1 участвует в метаболизме витамина А. Модели на животных предполагают, что отсутствие гена связано с защитой от висцерального ожирения ( PMC  2233696).

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ab PDB : 1NVM ; Манджасетти Б.А., Повловски Дж., Врилинк А. (июнь 2003 г.). «Кристаллическая структура бифункциональной альдолазы-дегидрогеназы: секвестрация реактивного и летучего промежуточного продукта». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 100 (12): 6992–7. Бибкод : 2003PNAS..100.6992M. дои : 10.1073/pnas.1236794100 . ПМК  165818 . ПМИД  12764229.
  2. ^ Хемпель Дж., Кайзер Р., Йорнвалль Х. (ноябрь 1985 г.). «Митохондриальная альдегиддегидрогеназа из печени человека. Первичная структура, различия по отношению к цитозольному ферменту и функциональные корреляции». Европейский журнал биохимии . 153 (1): 13–28. дои : 10.1111/j.1432-1033.1985.tb09260.x . ПМИД  4065146.
  3. ^ Ван X, Вайнер Х (январь 1995 г.). «Вовлечение глутамата 268 в активный центр митохондриальной альдегиддегидрогеназы печени человека (класс 2) по данным сайт-направленного мутагенеза». Биохимия . 34 (1): 237–43. дои : 10.1021/bi00001a028. ПМИД  7819202.
  4. ^ Сюй LC, Тани К., Фудзиёси Т., Курачи К., Ёсида А. (июнь 1985 г.). «Клонирование кДНК альдегиддегидрогеназ человека 1 и 2». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 82 (11): 3771–5. Бибкод : 1985PNAS...82.3771H. дои : 10.1073/pnas.82.11.3771 . ПМЦ 397869 . ПМИД  2987944. 
  5. ^ Свифт Р., Дэвидсон Д. (1998). «Алкогольное похмелье: механизмы и медиаторы» (PDF) . Алкоголь, здоровье и мир исследований . 22 (1): 54–60. ПМК 6761819 . ПМИД  15706734 . Проверено 26 марта 2017 г. 
  6. ^ аб Сяо Q, Вайнер Х, Крэбб Д.В. (ноябрь 1996 г.). «Мутация в гене митохондриальной альдегиддегидрогеназы (ALDH2), ответственной за вызванную алкоголем приливы крови, увеличивает оборот тетрамеров фермента доминантным образом». Журнал клинических исследований . 98 (9): 2027–32. дои : 10.1172/JCI119007. ПМК 507646 . ПМИД  8903321. 
  7. ^ abcd Макгрегор С., Линд П.А., Бухольц К.К., Ханселл Н.К., Мэдден ПАФ, Рихтер М.М., Монтгомери Г.В., Мартин Н.Г., Хит AC, Уитфилд Дж.Б. (2008.) «Связь вариаций генов ADH и ALDH2 с самоотчетными реакциями на алкоголь, потребление и зависимость: комплексный анализ», Human Molecular Genetics , 18(3):580-93.
  8. ^ Крэбб Д., Сяо К. (июнь 1998 г.). «Исследования по ферментологии альдегиддегидрогеназы-2 в генетически модифицированных клетках HeLa». Алкоголизм: клинические и экспериментальные исследования . 22 (4): 780–1. doi :10.1111/j.1530-0277.1998.tb03867.x. ПМИД  9660300.
  9. ^ Лу Ю, Моримото К. (июль 2009 г.). «Связано ли регулярное употребление алкоголя со снижением электрофоретической миграции ДНК в лейкоцитах периферической крови у мужчин-японцев с дефицитом ALDH2?». Мутагенез . 24 (4): 303–8. дои : 10.1093/mutage/gep008 . ПМИД  19286920.
  10. ^ Макгрегор С., Линд П.А., Бухольц К.К., Ханселл Н.К., Мэдден П.А., Рихтер М.М., Монтгомери Г.В., Мартин Н.Г., Хит AC, Уитфилд Дж.Б. (февраль 2009 г.). «Связь вариаций генов ADH и ALDH2 с самооценкой реакций на алкоголь, его потреблением и зависимостью: комплексный анализ». Молекулярная генетика человека . 18 (3): 580–93. дои : 10.1093/hmg/ddn372. ПМК 2722191 . ПМИД  18996923. 
  11. ^ Линд П.А., Эрикссон CJ, Вильгельмсен KC (сентябрь 2008 г.). «Роль полиморфизма альдегиддегидрогеназы-1 (ALDH1A1) во вредном употреблении алкоголя среди населения Финляндии». Геномика человека . 3 (1): 24–35. дои : 10.1186/1479-7364-3-1-24 . ПМК 3525184 . ПМИД  19129088. 
  12. ^ Хемпель Дж., фон Бахр-Линдстрем Х., Йорнвалль Х. (май 1984 г.). «Альдегиддегидрогеназа печени человека. Первичная структура цитоплазматического изофермента». Европейский журнал биохимии . 141 (1): 21–35. дои : 10.1111/j.1432-1033.1984.tb08150.x . ПМИД  6723659.
  13. ^ Валлари RC, Петрушко Р (май 1982 г.). «Человеческая альдегиддегидрогеназа: механизм ингибирования дисульфирама». Наука . 216 (4546): 637–9. Бибкод : 1982Sci...216..637V. дои : 10.1126/science.7071604. ПМИД  7071604.

Внешние ссылки