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す。この酵素は、アルドース1,6-ジリン酸フルクトースをリン酸トリオースジヒドロキシアセトンリン酸（DHAP）とグリセロール三リン酸（G3P）に分解します。アルドラーゼは、他の（3S、4R）-ケトース1-リン酸フルクトース1-リン酸およびヘプタヘプトース1,7-ビスリン酸からもDHAPを生成することができます。アナボリック経路のグルコネオジェネシスとカルビン回路は逆反応を使用します。解糖系はカタボリック経路であり、正の反応を使用します。アルドラーゼはメカニズムに応じて2つのタイプに分けられます。

KDOアルドラーゼ

酵素学において、3-デオキシ-D-マンノ-オクツロソネートアルドラーゼ（EC 4.1.2.23）は、次の化学反応を触媒する酵素です：3-デオキシ-D-マンノ-オクツロソネート↔ ピルビン酸 + D-アラビノース。したがって、この酵素は1つの基質、3-デオキシ-D-マンノ-オクツロソネートと2つの生成物、ピルビン酸およびD-アラビノースを持ちます。この酵素は、炭素-炭素結合を切断するアルデヒドリラーゼに特有のリラーゼファミリーに属します。

構造

アルドラーゼはホモテトラマーであり、3つの異なる遺伝子によってコードされる3つのアルドラーゼアイソザイム（A、B、C）の1つです。アルドラーゼ遺伝子は8つのエクソンと5'UTR IBを含んでいます。その触媒機能に関与する重要なアミノ酸が特定されています。残基Tyr363はC3基質をプロトン化する酸-塩基触媒として使用され、Lys146は安定した負の電荷を持つ共役塩基Tyr363のひずんだ構造のC末端を提案しました。残基Glu187は、FBPアルドラーゼ触媒作用、基質結合、脱水、基質切断過程における酸-塩基触媒作用など、多くの機能に関与しています。アルドラーゼは核に存在しますが、既知の核局在信号（NLS）は欠如しています。

図1. アルドラーゼの構造。

メカニズム

哺乳類のアルドラーゼにおいて、この反応に関与する重要な触媒アミノ酸残基はリジンとチロシンです。チロシンは効果的な水素受容体として機能でき、リジンは中間体に共有結合して安定化することができます。多くの細菌はリジンの代わりに2つのマグネシウムイオンを使用します。

図2. アルドラーゼの反応メカニズム。

臨床的意義

アルドラーゼは、組織の酸素に依存せず、アデノシン三リン酸の生成のための「迅速反応」経路として筋肉の解糖系に必要です。アルドラーゼは、フルクトース1,6-ジリン酸をジヒドロキシアセトンリン酸とグリセルアルデヒド3-リン酸に変換する反応を触媒し、筋肉におけるグルコースの乳酸への解糖的分解において重要な反応です。アルドラーゼはテトラマーであり、その一次構造は合成された組織に依存します（肝臓、筋肉、脳での発現が最も高い）。筋肉疾患、例えばデュシェンヌ型筋ジストロフィー、皮膚筋炎、多発性筋炎、四肢帯ジストロフィーでは、値が上昇します。クレアチンキナーゼ（CK）の上昇値は筋肉疾患に対してより敏感で特異的ですが、時折、正常なCK値を持つ筋炎の患者においてもアルドラーゼの上昇が観察されます。

解釈

血清筋肉酵素の測定は、筋力低下や筋肉痛の患者の評価に一般的です。血清筋肉酵素が上昇している場合、筋肉疾患由来の筋力低下と神経原性の原因を区別するのに役立ちます。アルドラーゼの最高値は進行性（デュシェンヌ）型筋ジストロフィーで見られます。皮膚筋炎、多発性筋炎、四肢帯ジストロフィーでは、少しの上昇が見られます。高アルドラーゼ血症を引き起こすジストロフィー状態では、筋肉量が減少するにつれてアルドラーゼの増加はそれほど劇的ではなくなります。