KDOアルドラーゼ

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アルドラーゼは可逆反応を触媒する酵素である。本酵素は、フルクトース1,6-二リン酸（アルドース1,6-二リン酸フルクトース）をホスホトリオースであるジヒドロキシアセトンリン酸（DHAP）およびグリセルアルデヒド3-リン酸（G3P）に分解する。アルドラーゼはまた、他の（3S,4R）-ケトース1-リン酸であるフルクトース1-リン酸やヘプトース1,7-ビスリン酸からもDHAPを生成し得る。同化経路である糖新生およびカルビン回路では逆反応が利用される。一方、解糖系は異化経路であり、正反応を利用する。アルドラーゼは作用機序に基づき2種類に分類される。

KDOアルドラーゼ

酵素学において、3-デオキシ-D-マンノ-オクツロソン酸アルドラーゼ（EC 4.1.2.23）は、以下の化学反応を触媒する酵素である：3-デオキシ-D-マンノ-オクツロソン酸↔ピルビン酸＋D-アラビノース。したがって、本酵素は基質として3-デオキシ-D-マンノ-オクツロソン酸を1種有し、生成物としてピルビン酸およびD-アラビノースの2種を生じる。本酵素はリアーゼ（特にアルデヒドリアーゼ）に属し、炭素—炭素結合を開裂する。

構造

アルドラーゼはホモ四量体であり、3つの異なる遺伝子によりコードされる3種のアルドラーゼアイソ酵素（A、B、C）のうちの一つである。アルドラーゼ遺伝子は8つのエクソンおよび5'UTR IBを含む。触媒機能に関与する主要アミノ酸残基が同定されている。残基Tyr363はC3基質をプロトン化する酸塩基触媒として機能し、残基Lys146は、安定な負電荷を有する共役塩基Tyr363が生成する歪んだ構造のC末端に関与すると提唱されている。残基Glu187は、FBPアルドラーゼ触媒、基質結合、脱水、および基質開裂過程における酸塩基触媒など、多岐にわたる機能に関与する。アルドラーゼは核内にも局在するが、既知の核局在化シグナル（NLS）は有していない。

図1．アルドラーゼの構造。

作用機序

哺乳類のアルドラーゼでは、本反応に関与する主要な触媒アミノ酸残基はリジンおよびチロシンである。チロシンは有効な水素受容体として作用し得る一方、リジンは共有結合により中間体を結合・安定化する。多くの細菌では、リジンの代わりに2個のマグネシウムイオンが用いられる。

図2．アルドラーゼの反応機構。

臨床的意義

アルドラーゼは、組織酸素に依存しないアデノシン三リン酸（ATP）産生の「迅速応答」経路として、筋における解糖系に必須である。アルドラーゼは、フルクトース1,6-二リン酸をジヒドロキシアセトンリン酸およびグリセルアルデヒド3-リン酸へ変換する反応を触媒し、筋におけるグルコースの乳酸への解糖分解において重要な反応である。アルドラーゼは四量体であり、その一次構造は合成された組織に依存する（発現は肝、筋、脳で高い）。デュシェンヌ型筋ジストロフィー、皮膚筋炎、多発筋炎、肢帯型ジストロフィーなどの筋疾患では高値が認められる。筋疾患に対してはクレアチンキナーゼ（CK）高値の方が感度・特異度ともに高いが、CKが正常値である筋炎患者の一部において、アルドラーゼのみが上昇することがある。

解釈

血清筋酵素の測定は、筋力低下または筋痛を有する患者の評価において一般的である。上昇が認められる場合、血清筋酵素は、筋疾患に由来する筋力低下と神経原性原因とを鑑別する上で有用となり得る。アルドラーゼは進行性（デュシェンヌ型）筋ジストロフィーで最も高値となる。皮膚筋炎、多発筋炎、肢帯型ジストロフィーでは上昇はより軽度である。高アルドラーゼ血症を来すジストロフィー性病態では、筋量の減少に伴いアルドラーゼ上昇の程度は次第に顕著でなくなる。