Aldehido oksidazė: funkcija ir ligos

Aldehido oksidazė yra fermentas, kuris skyla aldehidai stuburinių gyvūnų. Jis randamas įvairiuose žinduolių ir žmonių audiniuose. Tiksli aldehido oksidazės funkcija dar nėra žinoma.

Kas yra aldehido oksidazė?

Aldehido oksidazė (AOX1) padeda fermentiškai suskaidyti aldehidai kūne. Tačiau taip pat nustatyta, kad ji sugenda nikotinas į kotininą. Šiame procese deguonis atomas yra įtrauktas į deguonį nikotinas suformuoti aldehido struktūrą. Dėl šio fakto aldehido oksidazė taip pat yra svarbi triptofanas metabolizmas ir tuo pačiu metu biotransformacija. Daugiausia jo yra citosolyje kepenys ląstelės, kasa, plaučių, griaučių raumenys ar riebalų ląstelės. Fermento aktyvumui kofaktorius molibdenas yra labai svarbus. Žmogaus DNR yra tik vienas AOX genas kuris gali užkoduoti funkcinį fermentą. Kituose stuburiniuose gyvuoja keli AOX genai. Aldehido oksidazė yra labai panaši ir susijusi su fermentu ksantino dehidrogenaze. Tiek fermentai (enzimai) gali būti naudojamas hipoksantinui paversti ksantinu, įtraukiant deguonis atomas ir vanduo molekulė. Tačiau ksantino virtimas į šlapimo rūgštis vykdo tik ksantino hidrogenazė (ksantino oksidazė). Aldehido oksidazę sudaro 1338 m amino rūgštys. Molibdopterinas, FAD ir 2 (2Fe2S) yra jo veiksmingumo kofaktoriai. Reakcija, jau apibūdinama jos pavadinimu, žymi aldehidai į karboksirūgštys ir vandenilis peroksido, pridedant deguonis ir vanduo.

Funkcija, veiksmas ir užduotys

Fermentas aldehido oksidazė katalizuoja keletą reakcijų. Didžiąja dalimi ji yra atsakinga už aldehidų virtimą į karboksirūgštys pridedant deguonies ir vanduo. Paprastai aldehido oksidazė tarpininkauja deguonies atomo pridėjimui prie substrato. Be kitų dalykų, tai taip pat katalizuoja nikotinas į konitine. Todėl jis taip pat vaidina svarbų vaidmenį biotransformacijos ir triptofanas medžiagų apykaita. Šiose reakcijose molibdenas visada yra būtinas kaip kofaktorius. Biotransformacijos metu jis ksenobiotikus su aldehido grupėmis paverčia atitinkamais karboksirūgštys I fazės reakcijoje. Kad padidėtų tirpumas vandenyje ir pašalinta pašalinė molekulė iš organizmo, II fazės reakcijoje į karboksilo grupes pridedama gliukurono rūgšties. Struktūriškai ir chemiškai aldehido oksidazė yra glaudžiai susijusi su homologiniu fermentu ksantino hidrogenaze (ksantino oksidaze). Tačiau kodėl ksantinas virsta šlapimo rūgštis pridedant deguonies ir vandens, katalizuoja tik ksantino oksidazė nėra žinoma. Hipoksantino virtimą ksantinu vis dar katalizuoja abu fermentai (enzimai). Be to, aldehido oksidazė taip pat yra atsakinga už adipogenezę (riebalų ląstelių dauginimąsi). Šiame procese jis skatina audinių hormono adiponektino išsiskyrimą. Savo ruožtu adiponektinas padidina insulinas. Hepatocituose adiponektinas savo ruožtu slopina aldehido oksidazės išsiskyrimą. Aldehido oksidazės (AOX1) trūkumas taip pat slopina lipidų eksportą iš ląstelių. Tiksli aldehidoksidazės funkcija nėra iki galo suprantama.

Formavimas, atsiradimas, savybės ir optimalus lygis

Aldehido oksidazė daugiausia randama citoplazmoje kepenys ląstelių. Tačiau jis randamas ir riebalinėse ląstelėse, plaučių audinio, griaučių raumenų ir kasos. Anksčiau jis buvo painiojamas su homologine ksantino oksidaze. Nors ir tiek fermentai (enzimai) yra struktūriškai panašūs. Tačiau jie katalizuoja iš dalies skirtingas reakcijas. Tačiau abiem fermentams atlikti reikia tų pačių kofaktorių. Tai yra molibdopterinas, FAD ir 2 (2Fe2S). Tačiau aldehido oksidazė ne tik skaido aldehidus, bet ir yra atsakinga už N-heterociklinių junginių, tokių kaip nikotinas, oksidaciją į kotininą.

Ligos ir sutrikimai

Kartu su ksantino dehidrogenaze (ksantino oksidaze) ir sulfito oksidaze aldehido oksidazė priklauso nuo kofaktoriaus molibdeno. Molibdenas yra integruotas kaip kompleksinis atomas į molibdopteriną ir sudaro molibdeno kofaktorių. Dėl molibdeno trūkumo trūksta šių trijų fermentų funkcijos. Ksantino dehidrogenazė katalizuoja ksantino skilimą į šlapimo rūgštis. Fermentas aldehido oksidazė šiame procese dalyvauja tik iš dalies, pavyzdžiui, skaidant hipoksantiną iki ksantino. Čia jis netgi konkuruoja su ksantino oksidaze. Todėl izoliuoto aldehido oksidazės trūkumo nėra. Tačiau aldehido oksidazė palaiko katecholaminai.Sulfito oksidazė yra atsakinga už sieraturintys amino rūgštys z cisteinas, Taurinas or metioninas. Jei trūksta šio fermento, sulfitas nebevirsta sulfatu. Dėl kofaktoriaus molibdeno trijų fermentų paprastai trūksta kartu. Žinoma, kiekvienam iš šių fermentų galimi pavieniai defektai dėl mutacijų. Tačiau iki šiol nebuvo aprašytas klinikinis vaizdas su specifiniu aldehido oksidazės trūkumu. Molibdeno trūkumas, kurį sukelia nesubalansuotas dieta vėl labai retas. Tačiau tai gali atsitikti ilgiau nei šešis mėnesius, kai trūksta molibdeno parenteralinė mityba. Tokiais atvejais tachipnėja, tachikardija, sunkus galvos skausmas, pykinimas, vėmimas, centrinis veido deficitas arba koma dažnai pasitaiko. Be to, netolerancija tam tikriems amino rūgštys atsiranda. Šlapime yra padidėjusi sulfitų koncentracija, o šlapimo rūgšties koncentracija sumažėja kraujas. Jei molibdeno trūkumas išlieka ilgą laiką, gali kilti problemų dėl jo suskaidymo sieraturinčios amino rūgštys, sulfitų alergijos, plaukų slinkimas, žemas šlapimo rūgšties kiekis kraujasir vaisingumo problemos. Tačiau dauguma simptomų atsiranda dėl sulfito oksidazės ir ksantino dehidrogenazės trūkumo. Tachikardija greičiausiai yra dėl padidėjusio epinefrino ar norepinefrino (katecholaminai), nes jų skaidymas vėluoja dėl aldehido oksidazės trūkumo. Molibdeno trūkumą gali sukelti itin mažos dietos su molibdenu ir uždegiminės žarnyno ligos, tokios kaip Krono liga su malabsorbcija maistu. Paveldimas molibdeno kofaktoriaus trūkumas dėl sutrikusios molibdopterino sintezės yra mirtinas dėl visiško visų trijų fermentų nepakankamumo be gydymo.