Sulfitoksüdaas

Biokatalüsaator Sulfitoksüdaas põhjustab toksiliste väävliühendite muundamist aminohapete lagunemisest mittetoksilisteks sulfaatideks.

See on elutähtis ja esineb seetõttu kõigis organismides. Kui selle funktsiooni häirib geneetiline defekt, tekib sulfitioksüdaasi defitsiit. Liiga kõrge sulfitisisaldus veres võib avaldada negatiivset mõju ka muidu tervetele patsientidele.

Mis on sulfitoksüdaas?

Sulfitoksüdaas (geeninimi: SUOX) on 466 aminohappest koosneva molübdeeni sisaldava ensüümi nimi. See kuulub ksantiini dehüdrogenaaside perekonda ja seda leidub peaaegu kõigis organismides. Selle keskel on elutähtis mikroelement molübdeen.

Metall esineb seal oma biosaadaval kujul molübdaadi anioonina. Sulfitoksüdaas kasutab seda kofaktorina (molübdaat-molübdopteriinühend). Ensüüm muudab väävlit sisaldavad aminohapped metioniin, tsüsteiin jne, mis on toidu kaudu sisse võetud, kahjututeks väävlisooladeks (sulfaatideks), mis seejärel erituvad uriiniga. Imetajatel toimub väävlit lagundav biokatalüsaator peamiselt maksas ja neerudes. Ensüüm sulfitioksüdaas tagab vere hapniku ühinemise oluliste aminohapete ja muude väävliainetega.

Vabanenud elektrone kasutatakse elektronide transpordiahela kaudu ATP (adenosiintrifosfaadi) saamiseks. Ensüüm katalüüsib 10-kordselt sulfitite kogust alkoholi kohta.

Funktsioon, mõju ja ülesanded

Kõik tarbivad iga päev väävlit sisaldavaid valke ja toidulisandeid. Viimaseid leidub näiteks marineeritud köögiviljades, greibimahlas jm ning need on ette nähtud toidu kaitsmiseks mikroobide rünnaku ja värvuse muutuse eest. Nad moodustavad veinis kimp-aineid.

Ainuüksi tsüsteiini lagunemise tagajärjel tekib kehas iga päev 1680 mg toksilist sulfiti, mille sulfitoksüdaas peab viivitamatult muundama, et elundid ja kuded ei kahjustataks. Ensüüm töötab koos teiste biokatalüsaatoritega. Sulfitid on mürgised ja võivad hävitada elutähtsaid aineid kehas ning pärssida vajalikke ainevahetusprotsesse ka kõige väiksemates kogustes. Rakkude olulise detoksikatsiooni teostamiseks vajab sulfitoksüdaas mikroelementi molübdeeni.

Selle metalli puudumine võib põhjustada tõsiseid tagajärgi. Liiga kõrge elavhõbedasisaldus kehas võib pärssida ka sulfitioksüdaasi funktsionaalsust.

Haridus, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused

Sulfitoksüdaasi toodetakse peamiselt mitokondrites, rakkude "energiakeskuses". Näiteks rottidel esineb 80 protsenti sellest rottide maksarakkude mitokondrites. Lisaks on see endiselt tugevalt esindatud neerude rakkudes.

Sulfitoksüdaasi aktiivsuseks vajalik molübdeenoksiid asub ensüümi aktiivkeskmes. Nagu teadlased hiljuti avastasid, võivad molübdeentrioksiidi nanoosakesed seda molübdeeni puudulikkusega patsientidel asendada. Neil on kehas sarnane katalüütiline toime kui looduslikul ensüümil. Sel viisil saaks ravida varem surmaga lõppenud haigusi nagu sulfotsüsteinuuria.

Haigused ja häired

Sulfitoksüdaasi defitsiit võib muidu tervetel inimestel põhjustada astmaatilisi ja isegi anafülaktilisi reaktsioone, kuna parasümpaatiline närvisüsteem mõjutab nuumrakke, mis vastutavad allergia tekke eest.

Lisaks, kui sulfitoksüdaasi tase on liiga madal, võib see põhjustada tugevat väsimust, peavalusid ja madalat veresuhkru taset. Vitaalse ensüümi geneetilisel defitsiidil on aga veelgi halvemad tagajärjed. Vastsündinu on sündinud füüsiliste deformatsioonide ja vaimsete puuetega. See niinimetatud sulfitioksüdaasi defitsiit ehk sulfotsüsteinuuria ilmneb molübdeeni kofaktori (MoCo) defitsiidi haigusena hinnanguliselt 100 000–500 000 sündi. Isoleeritud sulfitoksüdaasi puuduse all kannatavatel imikutel ilmnevad sarnased sümptomid: raske entsefalopaatia, vaevalt kontrollitavad krambid, spastilisus, mikrotsefaalia, lihaste lõdvestamine ja progresseeruv aju atroofia.

Kuna autosomaalset retsessiivset pärilikku ensüümipuudulikkuse haigust ei saa praegu tõhusalt ravida, surevad väikesed patsiendid tavaliselt lapsepõlves: Väävelühendid, mida pole lagundatud, mürgitavad kesknärvisüsteemi neuroneid ja müeliiniümbriseid ning kogunevad rakukoesse. Isegi pärast sündi on probleeme mao sisu söömise ja oksendamisega. Imikud sünnivad deformeerunud koljuga (väljaulatuv otsmik, sügavalt asetsevad silmad, liiga pikad silmaalused, paksud huuled, väike nina). Esimestel elukuudel nihkub lääts silma.

Ligikaudu 75 protsenti siiani kirjeldatud sulfotsüsteinuuria juhtudest on põhjustatud MoCo vaegusest: Kõigil kolmel kehas väävli lagunemisel osaleval ensüümil - sulfitioksüdaasil, ksantiinoksüdaasil ja aldehüüdoksüdaasil - on oluliselt vähenenud aktiivsus. Isoleeritud sulfitoksüdaasi defitsiidi põhjus on mutatsioon SUOX-geenis (kromosoom 12). See ilmub kolmes variandis: tüüp A (Mutatsioon geenis MOCS1), tüüp B (geen MOCS2) ja tüüp C (geen MOCS3). A-tüüpi mutatsioon on kõige tavalisem. See pärsib eellase molekuli cPMP moodustumist. Kuid ainet saab nüüd toota ja manustada laboris.Lapsepatsiendi ellujäämise parandamiseks tuleks võimalikult kiiresti diagnoosida vaegushaigus ja ravida molübdaadi igapäevase intravenoosse manustamisega.

Sel viisil saab vähemalt täiendavat kahju hoida. Lapsele antakse krampide vastu võitlemiseks spasmolüütilisi ravimeid. Samuti peavad nad olema madala valgusisaldusega dieedil. Alternatiivina võib manustada ka MoCo prekursorit Z. See vähendab krampe ja hoiab ära edasise ajukahjustuse. Meditsiinil on suured lootused varem ravimatu haiguse raviks molübdeentrioksiidi nanoosakestega, mis võtavad kehas sulfitioksüdaasi rolli. Et teada saada, kas sündimata lapsel on sulfitioksüdaasi defitsiit, saab rasedal naisel kontrollida S-sulfotsüsteiini taset amnionivedelikus.