ラクトアルデヒド脱水素酵素

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アルデヒド脱水素酵素（ALDH）は、アルデヒドを対応するカルボン酸に酸化する反応を触媒するNAD+またはNADP+依存性酵素のスーパーファミリーを表します。これらの酵素は古代から存在し、すべての生物系に広く分布しており、古細菌から真核生物まで、内因性および外因性のアルデヒドを代謝します。E. coliでは、基質特異性または配列類似性に基づいて、これまでに17のアルデヒド脱水素酵素が同定され、分類されています。33%の配列同一性を共有する2つのアイソザイムが、遺伝子aldAおよびaldBの産物として同定されています。

機能

乳アルデヒド脱水素酵素は亜鉛を含む酵素です。その分子は2つのサブユニットから構成されており、そのうちの1つは酵素の活性中心に位置し、もう1つは四次構造の安定化剤として機能します。血清中の乳アルデヒド脱水素酵素活性は急性肝実質細胞損傷の診断指標です。血清酵素活性は、正常な被験者や二次肝疾患のない患者では陰性です。これらは人間にとって非常に重要であり、アルデヒド脱水素酵素は広く使用されるでしょう。

L-乳アルデヒド

L-乳アルデヒドは、これらの炭水化物を炭素源として利用する細菌におけるL-フコースおよびL-ラムノースの代謝の中間体として生成されます。これらの炭水化物は、透過酵素、異性化酵素、キナーゼ、およびアルドラーゼ酵素触媒反応の類似の配列を通じて代謝されます。各経路の最後のステップで生成される6-デオキシヘキソース、L-フクロースおよびL-ラムヌロース-1-リン酸は、同一の生成物であるジヒドロキシアセトンリン酸および乳アルデヒドに切断されます。乳アルデヒドは、その後、2つの連続したステップでピルビン酸に酸化されます。

非配位型乳アルデヒド脱水素酵素の構造

単位胞の非対称単位は1つのモノマーを含み、空間群P6422に対応する対称操作は、4つのモノマーが222点群対称性（D2対称性）によって関連付けられた同族ホモテトラマーの集合をもたらします。テトラマー型四次構造は、ゲル濾過クロマトグラフィーおよび最近の超遠心分離実験の結果と一致しています。各モノマーは、触媒ドメイン（G254 - Q438の残基）、補因子結合ドメイン（D21 - K96、F442 - E468、およびロスマン折り畳みの残基、G144 - G253）、およびオリゴマー化ドメイン（Y122 - A142およびY469 - S479の残基）で構成されています。ロスマン折り畳みドメインはN末端領域の一部を構成し、活性部位の一壁を形成します。ウィーナーと同僚によって乳アルデヒド脱水素酵素の相同性モデルに基づいて予想されるように、オリゴマー化ドメインに加えて大きな疎水性表面のパッチがサブユニットインターフェースを構成しています。

メカニズム

まず、乳アルデヒド脱水素酵素はNAD+を補因子として乳アルデヒドを乳酸に酸化します。乳酸脱水素酵素は次に乳酸を酸化してピルビン酸を形成し、その後、脱炭酸反応を経てアセチルCoAに変換され、クレブス回路に入ります。この一連の反応はピルビン酸脱水素酵素複合体によって触媒されます。あるいは、嫌気的条件下では乳アルデヒドはNADHおよびL-1,2-プロパンジオールオキシドレダクターゼによって還元されます。

乳アルデヒド脱水素酵素の精製

E. coli乳アルデヒド脱水素酵素の調製と精製は偶然の産物でした。E. coliでの異種発現および太平洋ヒノキからのタクサジエン合成酵素の精製中に、乳アルデヒド脱水素酵素が約5%の副産物として同定されました。乳アルデヒド脱水素酵素は、ウィリアムズと同僚によって記述された方法を使用して、タクサジエン合成酵素と共発現および共精製されました。