Aldeide ossidasi

Il Aldeide ossidasi è un enzima che scompone le aldeidi nei vertebrati. Può essere trovato in diversi tessuti di mammiferi e umani. La funzione esatta dell'aldeide ossidasi non è ancora nota.

Cos'è l'aldeide ossidasi?

L'aldeide ossidasi (AOX1) aiuta con la scomposizione enzimatica delle aldeidi nel corpo. Tuttavia, si è scoperto che scompone anche la nicotina in cotinina. Un atomo di ossigeno è incorporato nella nicotina priva di ossigeno per formare una struttura aldeidica.

Per questo motivo l'aldeide ossidasi è importante anche per il metabolismo del triptofano e allo stesso tempo per la biotrasformazione. Si trova principalmente nel citosol delle cellule del fegato, pancreas, polmoni, muscoli scheletrici o cellule adipose. Il cofattore molibdeno è molto importante per l'attività dell'enzima. C'è solo un gene AOX nel DNA umano che può codificare un enzima funzionale. Diversi geni AOX sono attivi in ​​altri vertebrati. L'aldeide ossidasi è molto simile e correlata all'enzima xantina deidrogenasi.

Entrambi gli enzimi possono convertire l'ipoxantina in xantina assorbendo un atomo di ossigeno e una molecola d'acqua. La conversione della xantina in acido urico, tuttavia, avviene solo attraverso la xantina idrogenasi (xantina ossidasi). L'aldeide ossidasi è costituita da 1338 amminoacidi. Molybdopterin, FAD e 2 (2Fe2S) servono come cofattori per la loro efficacia. La reazione già caratterizzata dal nome caratterizza la conversione di aldeidi con l'aggiunta di ossigeno e acqua ad acidi carbossilici e perossido di idrogeno.

Funzione, effetto e compiti

L'enzima aldeide ossidasi catalizza diverse reazioni. Per la maggior parte, è responsabile della conversione delle aldeidi in acidi carbossilici con l'aggiunta di ossigeno e acqua. In generale, l'aldeide ossidasi media l'aggiunta di un atomo di ossigeno a un substrato.

Tra le altre cose, catalizza anche la conversione della nicotina in conitina. Pertanto, svolge anche un ruolo importante nella biotrasformazione e nel metabolismo del triptofano. Il molibdeno è sempre richiesto come cofattore in queste reazioni. Come parte della biotrasformazione, converte gli xenobiotici con gruppi aldeidici nei corrispondenti acidi carbossilici nella reazione di fase I. Nella reazione di fase II, l'acido glucuronico è attaccato ai gruppi carbossilici per aumentare la solubilità in acqua al fine di eliminare la molecola estranea dal corpo.

Strutturalmente e chimicamente, l'aldeide ossidasi è strettamente correlata all'enzima omologa xantina idrogenasi (xantina ossidasi). Tuttavia, non è noto perché la conversione della xantina in acido urico con l'aggiunta di ossigeno e acqua sia catalizzata solo dalla xantina ossidasi. La conversione dell'ipoxantina in xantina è ancora catalizzata da entrambi gli enzimi. Inoltre, l'aldeide ossidasi è anche responsabile dell'adipogenesi (riproduzione delle cellule adipose).

Stimola la secrezione dell'ormone tissutale adiponectina. L'adiponectina, a sua volta, aumenta l'efficacia dell'insulina. Negli epatociti, l'adiponectina a sua volta inibisce il rilascio di aldeide ossidasi. Una carenza di aldeide ossidasi (AOX1) inibisce anche l'esportazione di lipidi dalle cellule. La funzione esatta dell'aldeide ossidasi non è ancora completamente compresa.

Istruzione, occorrenza, proprietà e valori ottimali

L'aldeide ossidasi si trova principalmente nel citoplasma delle cellule del fegato. Tuttavia, si trova anche nelle cellule adipose, nel tessuto polmonare, nei muscoli scheletrici e nel pancreas. Un tempo veniva confuso con l'omologa xantina ossidasi.

Entrambi gli enzimi hanno una struttura simile. Tuttavia, a volte catalizzano reazioni diverse. Entrambi gli enzimi necessitano degli stessi cofattori per la loro funzione. Questi sono molibdopterina, FAD e 2 (2Fe2S). Tuttavia, l'aldeide ossidasi non solo degrada le aldeidi, ma è anche responsabile dell'ossidazione di composti N-eterociclici come la nicotina in cotinina.

Malattie e disturbi

Insieme alla xantina deidrogenasi (xantina ossidasi) e alla solfito ossidasi, l'aldeide ossidasi dipende dal cofattore molibdeno. Il molibdeno è incorporato in una molibdopterina come un atomo complesso e forma il cofattore di molibdeno. In caso di carenza di molibdeno, questi tre enzimi funzionano male.

La xantina deidrogenasi catalizza la scomposizione della xantina in acido urico. L'enzima aldeide ossidasi è solo parzialmente coinvolto in questo processo, ad esempio quando l'ipoxantina viene scomposta in xantina. Qui compete anche con la xantina ossidasi. Quindi non vi è alcun deficit isolato di aldeide ossidasi. Tuttavia, l'aldeide ossidasi supporta la scomposizione delle catecolamine. La solfito ossidasi è responsabile della scomposizione degli amminoacidi contenenti zolfo come la cisteina, la taurina o la metionina. Se questo enzima è carente, il solfito non viene più convertito in solfato. A causa del cofattore molibdeno, i tre enzimi hanno solitamente una carenza comune.

Naturalmente, per ciascuno di questi enzimi sono possibili difetti isolati dovuti a mutazioni. Tuttavia, finora non è stato descritto alcun quadro clinico con uno specifico deficit di aldeide ossidasi. Una carenza di molibdeno indotta da una dieta squilibrata è molto rara. Tuttavia, questo può accadere con la nutrizione parenterale a basso contenuto di molibdeno per più di sei mesi. In questi casi, sono comuni tachipnea, tachicardia, forte mal di testa, nausea, vomito, ostruzione facciale centrale o coma. Inoltre, sono presenti intolleranze a determinati amminoacidi. Elevate concentrazioni di solfiti si trovano nelle urine, mentre valori di acido urico ridotti si trovano nel sangue.

Se la carenza di molibdeno persiste, può portare a problemi con la scomposizione di aminoacidi contenenti zolfo, allergie ai solfiti, perdita di capelli, bassi livelli di acido urico nel sangue e problemi di fertilità. La maggior parte dei sintomi, tuttavia, sono dovuti al deficit di solfito ossidasi e xantina deidrogenasi. La tachicardia è probabilmente dovuta all'aumento dei livelli di adrenalina o noradrenalina (catecolamine), poiché la loro degradazione è ritardata dalla mancanza di aldeide ossidasi. Una carenza di molibdeno può essere causata da una dieta estremamente povera di molibdeno e da malattie infiammatorie intestinali come il morbo di Crohn con malassorbimento del cibo.

Un deficit ereditario del cofattore di molibdeno dovuto alla ridotta sintesi di molibdopterina è fatale se tutti e tre gli enzimi falliscono senza trattamento.