อัลดีไฮด์ออกซิเดส

อัลดีไฮด์ออกซิเดส เป็นเอนไซม์ที่สลายอัลดีไฮด์ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง สามารถพบได้ในเนื้อเยื่อต่าง ๆ ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและมนุษย์ ยังไม่ทราบหน้าที่ที่แน่นอนของอัลดีไฮด์ออกซิเดส

อัลดีไฮด์ออกซิเดสคืออะไร?

Aldehyde oxidase (AOX1) ช่วยในการสลายเอนไซม์ของอัลดีไฮด์ในร่างกาย อย่างไรก็ตามพบว่ามันยังสลายนิโคตินเป็นโคตินิน อะตอมออกซิเจนถูกสร้างขึ้นในนิโคตินที่ปราศจากออกซิเจนเพื่อสร้างโครงสร้างอัลดีไฮด์

ด้วยเหตุนี้อัลดีไฮด์ออกซิเดสจึงมีความสำคัญต่อการเผาผลาญทริปโตเฟนและในเวลาเดียวกันสำหรับการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพ ส่วนใหญ่พบใน cytosol ของเซลล์ตับตับอ่อนปอดกล้ามเนื้อโครงร่างหรือเซลล์ไขมัน โมลิบดีนัมโคแฟกเตอร์มีความสำคัญมากต่อการทำงานของเอนไซม์ มียีน AOX เพียงตัวเดียวในดีเอ็นเอของมนุษย์ที่สามารถเข้ารหัสเอนไซม์ที่ใช้งานได้ ยีน AOX หลายตัวมีการใช้งานในสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่น ๆ Aldehyde oxidase มีความคล้ายคลึงและเกี่ยวข้องกับเอนไซม์ xanthine dehydrogenase

เอนไซม์ทั้งสองสามารถเปลี่ยน hypoxanthine เป็น xanthine ได้โดยการดูดซับอะตอมของออกซิเจนและโมเลกุลของน้ำ อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแซนธีนเป็นกรดยูริกจะเกิดขึ้นผ่านแซนไทน์ไฮโดรเจนเนส (xanthine oxidase) เท่านั้น อัลดีไฮด์ออกซิเดสประกอบด้วยกรดอะมิโน 1338 ชนิด Molybdopterin, FAD และ 2 (2Fe2S) ทำหน้าที่เป็นปัจจัยร่วมสำหรับประสิทธิผล ปฏิกิริยาที่มีชื่อเรียกลักษณะการเปลี่ยนแอลดีไฮด์ด้วยการเติมออกซิเจนและน้ำเป็นกรดคาร์บอกซิลิกและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

ฟังก์ชันเอฟเฟกต์และงาน

เอนไซม์อัลดีไฮด์ออกซิเดสเร่งปฏิกิริยาต่างๆ ส่วนใหญ่มีหน้าที่ในการเปลี่ยนอัลดีไฮด์เป็นกรดคาร์บอกซิลิกด้วยการเติมออกซิเจนและน้ำ โดยทั่วไปแล้วอัลดีไฮด์ออกซิเดสจะทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการเติมอะตอมออกซิเจนลงในสารตั้งต้น

นอกจากนี้ยังกระตุ้นการเปลี่ยนนิโคตินเป็นโคนิติน ดังนั้นจึงมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนรูปทางชีวภาพและการเผาผลาญทริปโตเฟน โมลิบดีนัมจำเป็นต้องใช้เป็นปัจจัยร่วมในปฏิกิริยาเหล่านี้เสมอ ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพมันจะแปลงซีโนไบโอติกที่มีหมู่อัลดีไฮด์เป็นกรดคาร์บอกซิลิกที่สอดคล้องกันในปฏิกิริยาระยะที่ 1 ในปฏิกิริยาระยะที่ 2 กรดกลูคูโรนิกจะจับกับหมู่คาร์บอกซิลเพื่อเพิ่มความสามารถในการละลายน้ำเพื่อล้างโมเลกุลแปลกปลอมออกจากร่างกาย

โครงสร้างและทางเคมี aldehyde oxidase มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับเอนไซม์ xanthine hydrogenase ที่คล้ายคลึงกัน (xanthine oxidase) อย่างไรก็ตามไม่ทราบว่าเหตุใดการเปลี่ยนแซนธีนเป็นกรดยูริกด้วยการเติมออกซิเจนและน้ำจึงถูกเร่งปฏิกิริยาโดยแซนไทน์ออกซิเดสเท่านั้น การเปลี่ยน hypoxanthine เป็น xanthine ยังคงถูกเร่งโดยเอนไซม์ทั้งสอง นอกจากนี้อัลดีไฮด์ออกซิเดสยังทำหน้าที่ในการสร้างเซลล์ไขมัน (การสืบพันธุ์ของเซลล์ไขมัน)

ช่วยกระตุ้นการหลั่งฮอร์โมนอะดิโปเนคตินในเนื้อเยื่อ ในทางกลับกัน Adiponectin จะเพิ่มประสิทธิภาพของอินซูลิน ในเซลล์ตับ adiponectin จะยับยั้งการปลดปล่อยอัลดีไฮด์ออกซิเดส การขาดอัลดีไฮด์ออกซิเดส (AOX1) ยังขัดขวางการส่งออกไขมันออกจากเซลล์ ฟังก์ชั่นที่แน่นอนของ aldehyde oxidase ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์

การศึกษาการเกิดคุณสมบัติและค่าที่เหมาะสม

Aldehyde oxidase ส่วนใหญ่พบในไซโทพลาสซึมของเซลล์ตับ อย่างไรก็ตามยังพบได้ในเซลล์ไขมันเนื้อเยื่อปอดกล้ามเนื้อโครงร่างและตับอ่อน มันเคยสับสนกับ xanthine oxidase ที่คล้ายคลึงกัน

เอนไซม์ทั้งสองมีโครงสร้างคล้ายกัน อย่างไรก็ตามบางครั้งก็กระตุ้นปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน เอนไซม์ทั้งสองต้องการปัจจัยร่วมเดียวกันสำหรับการทำงานของมัน เหล่านี้คือ molybdopterin, FAD และ 2 (2Fe2S) อย่างไรก็ตามอัลดีไฮด์ออกซิเดสไม่เพียง แต่ย่อยสลายอัลดีไฮด์เท่านั้น แต่ยังรับผิดชอบต่อการเกิดออกซิเดชันของสารประกอบ N-heterocyclic เช่นนิโคตินไปจนถึงโคตินิน

โรคและความผิดปกติ

ร่วมกับแซนไทน์ดีไฮโดรจีเนส (แซนไทน์ออกซิเดส) และซัลไฟต์ออกซิเดสอัลดีไฮด์ออกซิเดสจะขึ้นอยู่กับโมลิบดีนัมโคแฟกเตอร์ โมลิบดีนัมถูกสร้างขึ้นในโมลิบดีนัมเป็นอะตอมที่ซับซ้อนและสร้างปัจจัยร่วมโมลิบดีนัม ในกรณีของการขาดโมลิบดีนัมเอนไซม์ทั้งสามนี้จะทำงานได้ไม่ดี

Xanthine dehydrogenase เร่งการสลายแซนธีนเป็นกรดยูริก เอนไซม์อัลดีไฮด์ออกซิเดสมีส่วนเกี่ยวข้องเพียงบางส่วนในกระบวนการนี้เช่นเมื่อไฮพอกแซนไทน์ถูกย่อยสลายเป็นแซนไทน์ ที่นี่ยังแข่งขันกับ xanthine oxidase ดังนั้นจึงไม่มีการขาดอัลดีไฮด์ออกซิเดสที่แยกได้ อย่างไรก็ตาม aldehyde oxidase สนับสนุนการสลาย catecholamines ซัลไฟต์ออกซิเดสมีหน้าที่ในการสลายกรดอะมิโนที่มีกำมะถันเช่นซีสเทอีนทอรีนหรือเมไทโอนีน หากเอนไซม์นี้ขาดซัลไฟต์จะไม่เปลี่ยนเป็นซัลเฟตอีกต่อไป เนื่องจากโมลิบดีนัมโคแฟกเตอร์เอนไซม์ทั้งสามจึงมักมีข้อบกพร่องร่วมกัน

แน่นอนว่าข้อบกพร่องที่แยกได้เนื่องจากการกลายพันธุ์เป็นไปได้สำหรับเอนไซม์เหล่านี้ อย่างไรก็ตามยังไม่มีการอธิบายภาพทางคลินิกเกี่ยวกับการขาดอัลดีไฮด์ออกซิเดสที่เฉพาะเจาะจง การขาดโมลิบดีนัมที่เกิดจากการรับประทานอาหารที่ไม่สมดุลนั้นหายากมาก อย่างไรก็ตามสิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้กับสารอาหารทางหลอดเลือดที่มีโมลิบดีนัมต่ำเป็นเวลานานกว่าหกเดือน ในกรณีเช่นนี้มักเกิดอาการหัวใจเต้นเร็วหัวใจเต้นเร็วปวดศีรษะอย่างรุนแรงคลื่นไส้อาเจียนการอุดตันของใบหน้าส่วนกลางหรือโคม่า นอกจากนี้ยังมีการแพ้กรดอะมิโนบางชนิด พบความเข้มข้นของซัลไฟต์ที่เพิ่มขึ้นในปัสสาวะในขณะที่ค่ากรดยูริกที่ลดลงจะพบในเลือด

หากการขาดโมลิบดีนัมยังคงมีอยู่อาจนำไปสู่ปัญหาการสลายกรดอะมิโนที่มีกำมะถันการแพ้ซัลไฟต์ผมร่วงระดับกรดยูริกในเลือดต่ำและปัญหาการเจริญพันธุ์ อย่างไรก็ตามอาการส่วนใหญ่เกิดจากการขาดซัลไฟต์ออกซิเดสและแซนไทน์ดีไฮโดรจีเนส ภาวะหัวใจเต้นเร็วอาจเกิดจากระดับอะดรีนาลีนหรือนอร์ดรีนาลีน (catecholamines) ที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการสลายของพวกมันล่าช้าเนื่องจากการขาดอัลดีไฮด์ออกซิเดส การขาดโมลิบดีนัมอาจเกิดจากอาหารที่มีโมลิบดีนัมต่ำมากและในโรคลำไส้อักเสบเช่นโรค Crohn ที่มีการดูดซึมอาหารผิดปกติ

การขาดปัจจัยร่วมโมลิบดีนัมทางพันธุกรรมเนื่องจากการสังเคราะห์โมลิบดีนัมบกพร่องจะเป็นอันตรายถึงชีวิตได้หากเอนไซม์ทั้งสามล้มเหลวโดยไม่ได้รับการรักษา