ALDH2（アルデヒド脱水素酵素2）

関連する読書

アセトアルデヒド脱水素酵素（Acetaldehyde dehydrogenase：ALDH）は、アルデヒド脱水素酵素の一種であり、アセトアルデヒドを酢酸へ酸化する反応を触媒する。肝臓のエタノール脱水素酵素は、エタノール（ワイン成分）をアセトアルデヒドへ酸化し、生成したアセトアルデヒドは、基質としてアセトアルデヒド脱水素酵素により触媒され、無害な酢酸（酢の成分）へさらに変換される。

序論

アセトアルデヒドは、生体内の一部タンパク質、リン脂質、核酸等と共有結合し得る。肝臓およびその他臓器におけるアセトアルデヒドの酸化は、ポリペプチド四量体であるALDHにより触媒される。四量体構造およびその他の生化学的特性に基づき、ALDHをコードする遺伝子は少なくとも7種類（ALDH1、ALDH2、ALDH7）が存在するが、基質特異性およびサブユニット構成の観点から「真正」ALDHとみなされるのはALDH1およびALDH2のみである。「ALDH2はミトコンドリアに局在し、一方でALDH、ALDH3およびALDH4は細胞質に局在する。ADHおよびALDH2は純粋な四量体であり、分子量54,000のサブユニットから構成される。ヒト赤血球には、肝細胞質内のALDHと同一のALDHが含まれる。

図1．アルコール代謝およびアルコール摂取に強く影響する酵素（Wang Q. ほか、2021）

構造

ALDH2の活性部位は、NAD+のニコチンアミド環によって二つの半部に分けられる。ヒトALDH2遺伝子によりコードされる酵素は、3つの構造ドメイン（2つのジヌクレオチド結合ドメインおよび3本鎖βシートドメイン）を有する四量体酵素である。ニコチンアミド環のA側（Pro-R）近傍には3つのシステインクラスター（Cys301、Cys302、Cys303）が存在し、B側（Pro-S）近傍にはThr244、Glu268、Glu476、およびThr244とGlu476に結合した秩序化水分子が存在する。

特性

ALDH2は亜鉛含有酵素である。本酵素分子は2つのサブユニットから構成され、一方のサブユニットは酵素の活性中心に位置し、他方は四次構造の安定化因子として機能する。補酵素存在下で、エタノールを含む特定の第一級または第二級アルコール、アルデヒドおよびケトンの脱水素反応を触媒し、n-ブチルアルデヒド、シンナムアルデヒドおよびベンズアルデヒドの脱水素反応は、アセトアルデヒドよりも高い速度で触媒される。放出された水素はNADに受容され、還元型補酵素Iを生成する。血清エタノール脱水素酵素活性は、急性肝炎における実質細胞障害の診断指標である。正常被験者、または二次性肝疾患を伴わない患者では、血清酵素活性は陰性である。

機能

肝臓のエタノール脱水素酵素は、エタノール（アルコール成分）をアセトアルデヒドへ酸化し、生成したアセトアルデヒドは、基質としてアセトアルデヒド脱水素酵素により触媒され、無害な酢酸（すなわち酢の成分）へさらに変換される。アセトアルデヒドはエタノールより毒性が高く、二日酔いの主因の一つである。さらに、アセトアルデヒドは発がん性が疑われており、ヒト腫瘍の発生との関連が示唆されている。生体内でアセトアルデヒドの変換を担う主要酵素は、肝臓のアセトアルデヒド脱水素酵素（ALDH）である。ALDH1とALDH2の間には触媒速度に明確な差がある。