ALDH2

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Acetaldehyddehydrogenase, abgekürzt ALDH, eine Form der Aldehyddehydrogenasen, katalysiert die Oxidation von Acetaldehyd zu Essigsäure. Die hepatische Alkoholdehydrogenase ist für die Oxidation von Ethanol (einem Bestandteil von Wein) zu Acetaldehyd verantwortlich; das entstehende Acetaldehyd wird anschließend durch Acetaldehyddehydrogenase als Substrat weiter zu der unbedenklichen Essigsäure (einem Bestandteil von Essig) umgesetzt.

Einleitung

Acetaldehyd kann im Organismus kovalent an bestimmte Proteine, Phospholipide, Nukleinsäuren usw. binden. Die Oxidation von Acetaldehyd in Leber und anderen Organen wird durch ALDH katalysiert, ein Polypeptid-Tetramer. Obwohl es auf Grundlage der tetrameren Struktur und weiterer biochemischer Eigenschaften mindestens sieben unterschiedliche Gene gibt, die ALDH kodieren (ALDH1, ALDH2, ALDH7), gelten aufgrund der Substratspezifität und der Untereinheitenzusammensetzung nur ALDH1 und ALDH2 als „echte“ ALDH. „ALDH2 ist in den Mitochondrien lokalisiert, während ALDH, ALDH3 und ALDH4 im Zytosol lokalisiert sind. ADH und ALDH2 sind reine Tetramere und bestehen aus Untereinheiten mit einem Molekulargewicht von 54.000. Humane Erythrozyten enthalten eine ALDH, die mit der ALDH im hepatischen Zytosol identisch ist.“

Abbildung 1. Alkoholstoffwechsel und Enzyme, die den Alkoholkonsum stark beeinflussen. (Wang Q., et al. 2021)

Struktur

Das aktive Zentrum von ALDH2 wird durch den Nicotinamidring von NAD+ in zwei Hälften geteilt. Das durch das humane ALDH2-Gen kodierte Enzym ist ein tetrameres Enzym mit drei strukturellen Domänen: zwei dinukleotidbindenden Domänen und einer Domäne mit einem dreisträngigen Beta-Faltblatt. Angrenzend an die A-Seite des Nicotinamidrings (Pro-R) befinden sich drei Cystein-Cluster (Cys301, Cys302 und Cys303); angrenzend an die B-Seite (Pro-S) liegen Thr244, Glu268, Glu476 sowie ein geordnetes Wassermolekül, das an Thr244 und Glu476 gebunden ist.

Eigenschaften

ALDH2 ist ein zinkhaltiges Enzym. Das Molekül besteht aus zwei Untereinheiten; eine Untereinheit befindet sich im aktiven Zentrum des Enzyms, die andere dient der Stabilisierung der Quartärstruktur. In Anwesenheit des Koenzyms katalysiert es die Dehydrierung bestimmter primärer oder sekundärer Alkohole, Aldehyde und Ketone, einschließlich Ethanol, und katalysiert die Dehydrierung von n-Butyraldehyd, Zimtaldehyd und Benzaldehyd mit einer höheren Geschwindigkeit als die von Acetaldehyd. Der abgespaltene Wasserstoff wird von NAD aufgenommen, wodurch reduziertes Koenzym I entsteht. Die Serumaktivität der Alkoholdehydrogenase ist ein diagnostischer Indikator für Parenchymzellschädigungen bei akuter Hepatitis. Bei gesunden Personen oder bei Patientinnen und Patienten ohne sekundäre Lebererkrankung ist die Serumenzymaktivität negativ.

Funktionen

Die hepatische Alkoholdehydrogenase ist für die Oxidation von Ethanol (einem Bestandteil alkoholischer Getränke) zu Acetaldehyd verantwortlich; das entstehende Acetaldehyd wird anschließend durch Acetaldehyddehydrogenase als Substrat weiter zu der unbedenklichen Essigsäure (d. h. einem Bestandteil von Essig) umgesetzt. Acetaldehyd ist toxischer als Ethanol und zählt zu den Hauptursachen eines Katers. Darüber hinaus steht Acetaldehyd im Verdacht, karzinogen zu sein, und wurde mit der Entstehung humaner Tumoren in Verbindung gebracht. Das wichtigste Enzym für die Umwandlung von Acetaldehyd im Körper ist die hepatische Acetaldehyddehydrogenase (ALDH). Zwischen ALDH1 und ALDH2 besteht ein deutlicher Unterschied in der katalytischen Geschwindigkeit.