Dehüdrogenaasid

Dehüdrogenaasid on ensüümid, mis osalevad oksüdatsiooniprotsessides. Need esinevad inimese kehas erinevates variantides ja katalüüsivad näiteks alkoholi lagunemist maksas.

Mis on dehüdrogenaasid?

Dehüdrogenaasid on spetsiaalsed ensüümid. Biokatalüsaatorid kiirendavad substraatide looduslikku oksüdatsiooni. Oksüdeeriv aine kaotab elektronid. Bioloogilistes reaktsioonides eraldasid dehüdrogenaasid substraadist vesinikuanioonid. Anioonid on negatiivselt laetud osakesed.

Sel juhul võtab vesinikuaatom vastu elektroni ja saab sellega negatiivse elektrilaengu. Reaktsioon toimub ensüümi aktiivkeskmes. Kui dehüdrogenaas lõikab substraadist vesinikuaniooni, võtavad kofaktorid sisse elektronid ja vesiniku. Kofaktorid on molekulid, millel on ensümaatilistes protsessides abistav roll, kuid mis ei osale lõhustamisel. Dehüdrogenaaside kofaktoriteks on nikotiinamiidadeniindinukleotiid (NAD +) ja flavinadeniini dinukleotiid (FAD).

Erinevalt dehüdrogenaasidest lõhestavad dehüdrataasid substraadist terved veemolekulid. Dehüdrogenaasid võivad samuti põhjustada vastreaktsiooni ja oksüdeerimise asemel kaasa redutseerimisele. Redutseerimise ajal võtab osake vastu elektronid, selle asemel, et neist loobuda. Bioloogia omistab dehüdrogenaasid oksiidi reduktaasidele. Seda tüüpi ensüümid on olemas igas elusorganismis.

Funktsioon, mõju ja ülesanded

Dehüdrogenaasid on rühm, mis koosneb paljudest spetsialiseeritud ensüümidest. Üksikute ensüümide ülesanded on inimkehas erinevad. Bioloogia jagab erinevad dehüdrogenaasid järgmistesse alarühmadesse.

Aldehüüddehüdrogenaasid (ALDH) moodustavad näiteks rühma dehüdrogenaasid, mida leidub peamiselt maksas. Reeglina vastutab ALDH ainult teatud substraadi eest ega saa teiste substraatide oksüdeerumisele kaasa aidata. Näiteks töötlevad ALDH1A1, -1A2 ja -1A3 võrkkesta, mida leidub A-vitamiini. Sellest reeglist on siiski erandeid: näiteks ALDH2 võib töötada erinevate substraatidega ja see pole piiratud ühe ainega.

Maas lagundavad dehüdrogenaasid alkoholi, näiteks etanooli. Need aitavad verd puhastada, mis on maksa üks olulisemaid ülesandeid. Etanoolimolekul manustatakse kõigepealt alkoholi hüdrogenaasi (ADH) aktiivkeskmesse. Ensüümi abil oksüdeerub etanool, lahutades negatiivselt laetud vesinikuaatomi ja andes selle oma kofaktorisse NAD +: Sel viisil muundab ADH etanooli atseetaldehüüdiks. Atsetaldehüüd ehk etanaal on mürgine ja põhjustab mitmeid tervisehädasid.

Toit sisaldab tavaliselt ainult väikest kogust etanooli, mida organism suudab kiiresti muundada. Seetõttu on etanaali kogused vaid väikesed. Atseetaldehüüd on omakorda ALDH substraat. ALDH katalüüsib atsetaldehüüdi muundamist äädikhappeks, enne kui äädikhapet saab veel jagada ja jagada veeks ning süsinikdioksiidiks. Sellisel kujul on molekulid täiesti kahjutud.

Haridus, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused

Dehüdrogenaasid paiknevad enamasti raku plasma vedelates osades või mitokondrites. Naiste kehad toodavad vähem ADH kui meeste kehad. See aitab kaasa asjaolule, et naised on alkoholi suhtes keskmiselt tundlikumad.

Erinevate dehüdrogenaaside täpsed väärtused ei erine mitte ainult ensüümide rühmade, vaid ka erinevate indiviidide ja etniliste rühmade vahel. Ida-Aasias ning Ameerika ja Austraalia põlisrahvaste hulgas on ADH tase keskmiselt madalam kui näiteks eurooplastel. Inimese genoomis on 19 teadaolevat geeni, mis määravad ALDH. Need geenid asuvad kaheteistkümnendas kromosoomis. Need määravad, millises järjestuses aminohapped valguahelates asuvad.

Sellest järjestusest tulenevad valgu struktuuride omadused. Dihüdrogenaaside kuju ja seega ka nende funktsioon sõltub aminohapete järjestusest sünteesi ajal. Näiteks koosneb ALDH2 500 aminohappest. Reeglina sünteesivad rakud dehüdrogenaase, mida nad hiljem ka vajavad; See tähendab, et aineid ei ole vaja vedada.

Haigused ja häired

Kui inimkehas alkohol laguneb, moodustub vaheetapiks atsetaldehüüd. Aine on mürgine; seetõttu peab ensüüm ALDH selle võimalikult kiiresti äädikhappeks muundama. Suuremate alkoholikoguste korral ei toimi see tavaliselt aga täielikult. Seetõttu venib pohmelus mõni tund pärast alkoholi tarbimist.

Meditsiin nimetab seda ka Veisalgiaks. Tüüpilised sümptomid on peavalu, halb enesetunne, tuimus maos, oksendamine ja isutus. Keskendumis- ja reageerimisvõime on sageli piiratud. See, kui tundlikud on inimesed alkoholi suhtes, sõltub muu hulgas sellest, kui palju dehüdrogenaase maksarakud toodavad. Dehüdrogenaasid mängivad rolli ka mitmesuguste haiguste arenemises või säilimises. Näiteks rasvane aldehüüddehüdrogenaas (FALDH) mängib Sjogreni sündroomi kujunemises keskset rolli.

Kliinilise pildi peamised sümptomid on vaimne alaareng ja progresseeruv spastiline paraplegia. Spastiline paraplegia on neurodegeneratiivne haigus ja seda iseloomustab spastiline halvatus jalgades. Sjögren-Larssoni sündroom tähendab ka seda, et naha sarvjas kiht on rohkem väljendunud ja moodustab selgelt nähtavad nahahelbed (ihtüoos). Lisaks neile kolmele kardinaalsele sümptomile on levinud ka võrkkesta häired. Sündroomi põhjus peitub geenides, mis kodeerivad FALDH-i. Mutatsiooni tõttu ei sünteesita organism ensüümikompleksi õigesti FALDH-iga. Selle tulemusel suureneb rasvaalkoholide ja rasvhapete aldehüüdide kontsentratsioon vereplasmas.