Aldehīda oksidāze

Aldehīda oksidāze ir ferments, kas sadala mugurkaulnieku aldehīdus. To var atrast dažādos zīdītāju un cilvēku audos. Aldehīda oksidāzes precīza funkcija vēl nav zināma.

Kas ir aldehīda oksidāze?

Aldehīdu oksidāze (AOX1) palīdz organismā fermentatīvi sadalīt aldehīdus. Tomēr tika konstatēts, ka tas arī nikotīnu sadala kotinīnā. Nikotīnā, kas nesatur skābekli, ir iebūvēts skābekļa atoms, veidojot aldehīda struktūru.

Šī iemesla dēļ aldehīda oksidāze ir svarīga arī triptofāna metabolismam un vienlaikus arī biotransformācijai. Tas galvenokārt atrodams aknu šūnu, aizkuņģa dziedzera, plaušu, skeleta muskuļos vai tauku šūnās. Kofaktoru molibdēns ir ļoti svarīgs fermenta darbībai. Cilvēka DNS ir tikai viens AOX gēns, kas var kodēt funkcionālu enzīmu. Vairāki AOX gēni ir aktīvi citos mugurkaulniekos. Aldehīda oksidāze ir ļoti līdzīga un saistīta ar fermentu ksantīna dehidrogenāzi.

Abi fermenti var pārvērst hipoksantīnu ksantīnā, absorbējot skābekļa atomu un ūdens molekulu. Ksantīna pārvēršana urīnskābē tomēr notiek tikai caur ksantīna hidrogenāzi (ksantīna oksidāzi). Aldehīda oksidāze sastāv no 1338 aminoskābēm. Molibdopterīns, FAD un 2 (2Fe2S) kalpo kā kofaktori to efektivitātei. Reakcija, kuru jau raksturo nosaukums, raksturo aldehīdu pārvēršanu ar skābekļa un ūdens pievienošanu karbonskābēm un ūdeņraža peroksīdam.

Funkcija, efekts un uzdevumi

Fermenta aldehīda oksidāze katalizē vairākas reakcijas. Lielākoties tas ir atbildīgs par aldehīdu pārvēršanu karbonskābēs, pievienojot skābekli un ūdeni. Parasti aldehīda oksidāze mediē skābekļa atoma pievienošanu substrātam.

Cita starpā tas arī katalizē nikotīna pārvēršanos konitīnā. Tāpēc tai ir arī liela loma biotransformācijā un triptofāna metabolismā. Šajās reakcijās kā kofaktors vienmēr ir nepieciešams molibdēns. Biotransformācijas ietvaros tas ksenobiotikas ar aldehīdu grupām pārveido atbilstošās karbonskābēs I fāzes reakcijā. II fāzes reakcijā glikuronskābe tiek pievienota karboksilgrupām, lai palielinātu šķīdību ūdenī, lai svešu molekulu izskalotu no ķermeņa.

Strukturāli un ķīmiski aldehīda oksidāze ir cieši saistīta ar homologo enzīmu ksantīna hidrogenāzi (ksantīna oksidāzi). Tomēr nav zināms, kāpēc ksantīna pārvēršanu urīnskābē, pievienojot skābekli un ūdeni, katalizē tikai ksantīna oksidāze. Hipoksantīna pārvēršanos ksantīnā joprojām katalizē abi fermenti. Turklāt aldehīda oksidāze ir atbildīga arī par adipogenesis (tauku šūnu pavairošanu).

Tas stimulē audu hormona adiponektīna sekrēciju. Adiponektīns, savukārt, palielina insulīna efektivitāti. Hepatocītos adiponektīns savukārt kavē aldehīda oksidāzes izdalīšanos. Aldehīda oksidāzes (AOX1) deficīts kavē arī lipīdu eksportu no šūnām. Aldehīda oksidāzes precīza funkcija vēl nav pilnībā izprotama.

Izglītība, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības

Aldehīda oksidāze galvenokārt atrodama aknu šūnu citoplazmā. Tomēr tas ir atrodams arī tauku šūnās, plaušu audos, skeleta muskuļos un aizkuņģa dziedzerī. To mēdza sajaukt ar homologo ksantīna oksidāzi.

Abiem fermentiem ir līdzīga struktūra. Tomēr tie dažreiz katalizē dažādas reakcijas. Abiem fermentiem to darbībai nepieciešami vienādi kofaktori. Tie ir molibdopterīns, FAD un 2 (2Fe2S). Tomēr aldehīda oksidāze ne tikai noārda aldehīdus, bet arī ir atbildīga par N-heterociklisko savienojumu, piemēram, nikotīna, oksidēšanu par kotinīnu.

Slimības un traucējumi

Kopā ar ksantīna dehidrogenāzi (ksantīna oksidāzi) un sulfīta oksidāzi, aldehīda oksidāze ir atkarīga no kofaktora molibdēna. Molibdēns ir iebūvēts molibdopterīnā kā komplekss atoms un veido molibdēna kofaktoru. Molibdēna deficīta gadījumā šie trīs fermenti darbojas slikti.

Ksantīna dehidrogenāze katalizē ksantīna sadalīšanos urīnskābē. Fermenta aldehīda oksidāze šajā procesā ir iesaistīta tikai daļēji, piemēram, ja hipoksantīns tiek sadalīts ksantīnā. Šeit tas pat konkurē ar ksantīna oksidāzi. Līdz ar to nav izolēta aldehīda oksidāzes deficīta. Tomēr aldehīda oksidāze veicina kateholamīnu sadalīšanos. Sulfīta oksidāze ir atbildīga par tādu sēru saturošu aminoskābju kā cisteīns, taurīns vai metionīns sadalīšanos. Ja šim fermentam ir deficīts, sulfīts vairs netiek pārveidots par sulfātu. Kofaktora molibdēna dēļ šiem trim fermentiem parasti ir kopīgs deficīts.

Protams, katram no šiem fermentiem ir iespējami izolēti defekti mutāciju dēļ. Tomēr līdz šim nav aprakstīta klīniskā aina ar specifisku aldehīda oksidāzes deficītu. Molibdēna deficīts, ko izraisa nesabalansēts uzturs, ir ļoti reti. Tomēr tas var notikt ar parenterālu uzturu, kurā ir mazāk molibdēna vairāk nekā sešus mēnešus. Šādos gadījumos bieži rodas tahikona sajūta, tahikardija, stipras galvassāpes, slikta dūša, vemšana, centrāla sejas aizsprostojums vai koma. Turklāt pastāv atsevišķu aminoskābju nepanesamība. Paaugstināta sulfīta koncentrācija tiek konstatēta urīnā, bet pazeminātas urīnskābes vērtības - asinīs.

Ja molibdēna deficīts saglabājas, tas var izraisīt sēra saturošu aminoskābju sadalīšanās problēmas, alerģijas pret sulfītu, matu izkrišanu, zemu urīnskābes līmeni asinīs un auglības problēmas. Lielākā daļa simptomu tomēr rodas sulfīta oksidāzes un ksantīna dehidrogenāzes deficīta dēļ. Tahikardija, iespējams, ir saistīta ar paaugstinātu adrenalīna vai noradrenalīna (kateholamīnu) līmeni, jo to sadalīšanos kavē aldehīda oksidāzes trūkums. Molibdēna deficītu var izraisīt diēta, kurā ir ārkārtīgi maz molibdēna un zarnu iekaisuma slimības, piemēram, Krona slimība, ar malabsorbciju pārtikā.

Iedzimts molibdēna kofaktora deficīts, kas saistīts ar traucētu molibdopterīna sintēzi, ir letāls, ja visi trīs fermenti neizdodas bez ārstēšanas.