Aldehyd oxidáza

Aldehyd oxidáza je enzym, který štěpí aldehydy u obratlovců. Může se vyskytovat v různých tkáních savců a lidí. Přesná funkce aldehyd oxidázy není dosud známa.

Co je aldehyd oxidáza?

Aldehyd oxidáza (AOX1) pomáhá při enzymatickém rozkladu aldehydů v těle. Bylo však zjištěno, že také rozkládá nikotin na cotinin. Atom kyslíku je zabudován do nikotinu neobsahujícího kyslík za vzniku aldehydové struktury.

Vzhledem k této skutečnosti je aldehyd oxidáza také důležitá pro metabolismus tryptofanu a současně pro biotransformaci. Nachází se hlavně v cytosolu jaterních buněk, slinivky břišní, plic, kosterních svalů nebo tukových buněk. Kofaktor molybden je velmi důležitý pro aktivitu enzymu. V lidské DNA je pouze jeden gen AOX, který může kódovat funkční enzym. Některé geny AOX jsou aktivní v jiných obratlovcích. Aldehyd oxidáza je velmi podobná enzymu xantin dehydrogenázy a je s ním příbuzná.

Oba enzymy mohou přeměnit hypoxanthin na xanthin absorbcí atomu kyslíku a molekuly vody. K přeměně xanthinu na kyselinu močovou však dochází pouze prostřednictvím xantinové hydrogenázy (xanthinoxidázy). Aldehyd oxidáza se skládá z 1338 aminokyselin. Molybdopterin, FAD a 2 (2Fe2S) slouží jako kofaktory pro jejich účinnost. Reakce již charakterizovaná názvem charakterizuje přeměnu aldehydů s přídavkem kyslíku a vody na karboxylové kyseliny a peroxid vodíku.

Funkce, efekt a úkoly

Enzym aldehyd oxidáza katalyzuje několik reakcí. Z větší části je zodpovědný za přeměnu aldehydů na karboxylové kyseliny s přídavkem kyslíku a vody. Obecně aldehyd oxidáza zprostředkuje přidání atomu kyslíku k substrátu.

Mimo jiné také katalyzuje přeměnu nikotinu na conitin. Proto také hraje hlavní roli v biotransformaci a metabolismu tryptofanu. Molybden je v těchto reakcích vždy vyžadován jako kofaktor. V rámci biotransformace převádí xenobiotika s aldehydovými skupinami na odpovídající karboxylové kyseliny ve fázi I reakce. Při reakci fáze II je kyselina glukuronová připojena ke karboxylovým skupinám, aby se zvýšila rozpustnost ve vodě, aby se cizí molekula vyplavila z těla.

Strukturálně a chemicky je aldehyd oxidáza úzce spjata s homologním enzymem xantin hydrogenáza (xantin oxidáza). Není však známo, proč je přeměna xanthinu na kyselinu močovou s přídavkem kyslíku a vody katalyzována pouze xanthinoxidasou. Konverze hypoxanthinu na xanthin je stále katalyzována oběma enzymy. Kromě toho je aldehyd oxidáza také zodpovědná za adipogenezi (reprodukci tukových buněk).

Stimuluje sekreci tkáňového hormonu adiponektinu. Adiponectin zase zvyšuje účinnost inzulínu. V hepatocytech adiponektin zase inhibuje uvolňování aldehyd oxidázy. Nedostatek aldehyd oxidázy (AOX1) také inhibuje export lipidů z buněk. Přesná funkce aldehyd oxidázy není dosud zcela objasněna.

Vzdělávání, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty

Aldehyd oxidáza se nachází hlavně v cytoplazmě jaterních buněk. Nachází se však také v tukových buňkách, plicní tkáni, kosterních svalech a pankreatu. Dříve to bylo zaměňováno s homologní xantin oxidázou.

Oba enzymy mají podobnou strukturu. Někdy však katalyzují různé reakce. Oba enzymy potřebují pro svou funkci stejné kofaktory. Jedná se o molybdopterin, FAD a 2 (2Fe2S). Aldehyd oxidáza však nejen degraduje aldehydy, ale je také zodpovědná za oxidaci N-heterocyklických sloučenin, jako je nikotin, na cotinin.

Nemoci a poruchy

Spolu s xantindehydrogenázou (xantin oxidáza) a siřičitanovou oxidázou je aldehyd oxidáza závislá na kofaktoru molybdenu. Molybden je zabudován do molybdopterinu jako komplexní atom a tvoří kofaktor molybdenu. V případě nedostatku molybdenu tyto tři enzymy fungují špatně.

Xantin dehydrogenáza katalyzuje rozklad xantinu na kyselinu močovou. Enzym aldehyd oxidáza je do tohoto procesu zapojen pouze částečně, například když se hypoxanthin rozkládá na xanthin. Zde dokonce konkuruje xanthinoxidáze. Proto neexistuje žádný izolovaný nedostatek aldehyd oxidázy. Aldehyd oxidáza však podporuje rozklad katecholaminů. Sulfit oxidáza je zodpovědná za rozklad aminokyselin obsahujících síru, jako je cystein, taurin nebo methionin. Pokud je tento enzym nedostatečný, siřičitan již není přeměněn na síran. Kvůli kofaktoru molybdenu mají tyto tři enzymy obvykle běžný nedostatek.

Pro každý z těchto enzymů jsou samozřejmě možné izolované defekty způsobené mutacemi. Dosud však nebyl popsán žádný klinický obraz se specifickým deficitem aldehyd oxidázy. Nedostatek molybdenu vyvolaný nevyváženou stravou je velmi vzácný. K tomu však může dojít u parenterální výživy s nízkým obsahem molybdenu po dobu delší než šest měsíců. V takových případech je běžná tachypnoe, tachykardie, těžká bolest hlavy, nevolnost, zvracení, obstrukce centrálního obličeje nebo kóma. Kromě toho existují určité nesnášenlivosti určitých aminokyselin. Zvýšené koncentrace siřičitanu se nacházejí v moči, zatímco snížené hodnoty kyseliny močové se nacházejí v krvi.

Pokud nedostatek molybdenu přetrvává, může to vést k problémům s rozkladem aminokyselin obsahujících síru, alergií na siřičitany, vypadávání vlasů, nízkou hladinou kyseliny močové v krvi a problémy s plodností. Většina příznaků je však způsobena nedostatkem siřičitan oxidázy a xantindehydrogenázy. Tachykardie je pravděpodobně způsobena zvýšenými hladinami adrenalinu nebo noradrenalinu (katecholaminy), protože jejich rozklad je zpožděn nedostatkem aldehyd oxidázy. Nedostatek molybdenu může být způsoben stravou, která má extrémně nízký obsah molybdenu a zánětlivých střevních onemocnění, jako je Crohnova choroba s malabsorpcí jídla.

Dědičný deficit kofaktoru molybdenu v důsledku snížené syntézy molybdopterinu je fatální, pokud všechny tři enzymy selhávají bez léčby.