Aldolase

Aldolase

Aldolase ist eine Art Lyase, die im engeren Sinne ein Enzym bezeichnet, das die Reaktion katalysiert, bei der 1,6-Diphosphat-D-Fructose gespalten wird, um 3-Phosphat-D-Glycerinaldehyd mit α-Dihydroxyacetonphosphat zu bilden (es kann auch in der Gluconeogenese die umgekehrte Reaktion dieser Reaktion katalysieren) und bezieht sich auf 1,6-Diphosphat-D-Fructose-Aldolase. (Im weiteren Sinne bezieht es sich auf Enzyme, die die gleiche Form von Reaktionen katalysieren. Zum Beispiel wird Rhamnosephosphat-Aldolase ebenfalls zusammenfassend als Aldolase bezeichnet.)

Abbildung 1. Proteinstruktur der Aldolase.

Klassifikationen

Aldolase wird hauptsächlich in vier Arten von Abhängigkeiten unterteilt, nämlich Acetaldehydabhängigkeit, Pyruvat/Phosphoenolpyruvatabhängigkeit, Glycinabhängigkeit und Dihydroxyacetonphosphatabhängigkeit. Die Reaktion ist eine reversible Aldol-Kondensation, △G°'=5,73 kcal, und ist ein wichtiges Enzym in der Glykolyse fast aller Lebewesen. Es wurde aus Hefe und Skelettmuskulatur isoliert. Die Standardprobe aus Hefe kann durch α, α′-Bispyridin oder Cystein inaktiviert und durch Fe²⁺, Zn²⁺, Co²⁺, Cu²⁺ aktiviert werden, während die Enzyme in Muskel- oder Pflanzengeweben nicht durch Dipyridin usw. gehemmt werden. In der Skelettmuskulatur hat dieses Enzym ein Molekulargewicht von etwa 150.000 und besteht aus 4 Hauptuntereinheiten. Neben der oben genannten Reaktion hat Aldolase auch die Wirkung, verschiedene Aldehyde mit Dihydroxyacetonphosphat zu kondensieren. Zwei Arten von Aldolasen wurden in der Natur gefunden. Eine Art befindet sich im Tiergewebe, und die zweite Art wird hauptsächlich von Bakterien und Pilzen produziert. Die erste Art von Aldolase wird in Anwesenheit eines Substrats durch Natriumborhydrid gehemmt; die zweite Art von Aldolase wird durch EDTA gehemmt.

Mechanismus und Struktur

Klasse I-Proteine bilden protonierte Schiff-Basen-Zwischenprodukte, die die hochkonservierte aktive Stelle Lysin mit dem Carbonylkohlenstoff von DHAP verbinden. Darüber hinaus spielen Tyrosinreste eine entscheidende Rolle bei der Stabilisierung von Wasserstoffakzeptoren. Klasse II-Proteine verwenden einen anderen Mechanismus, der Carbonylgruppen mit zweiwertigen Kationen (wie Zn2+) polarisieren kann. Das E. coli-Galactitol-Operon-Protein gatY und das N-Acetylgalactosamin-Operon-Protein agaY sind Tagatose-Bisphosphat-Aldolasen und homologe Proteine der Klasse II Fructose-Bisphosphat-Aldolasen. Die beiden Histidinreste in der ersten Hälfte dieser homologen Sequenzen haben gezeigt, dass sie Zink binden.

Klinische Bedeutung

Die Bestimmung von Serum-Aldolase wird hauptsächlich zur Diagnose von Muskel- und Lebererkrankungen verwendet.

(1) Muskelerkrankungen: Die Serum-Aldolase-Aktivität von Patienten mit Muskeldystrophie und Polymyositis ist erhöht. Unter den Muskeldystrophien ist die Enzymaktivität bei Duchenne, der Gürteltype und dem distalen Typ am höchsten, während der Schulter-Brachialtyp und der okulomotorische Typ nur leicht erhöht oder normal sind. Im Allgemeinen nimmt die Aldolase-Aktivität mit dem Alter ab, und die Enzymaktivität steigt während der aktiven Phase und vor dem Muskelabbau am stärksten an, sodass ihre Bestimmung hilfreich für die Diagnose dieser Erkrankung ist. Die Serum-Aldolase-Aktivität bei Patienten mit Myokardinfarkt ist erhöht und erreicht in der Regel ihren Höhepunkt 24 bis 48 Stunden nach Beginn der Brustschmerzen; das Veränderungsmuster ist dasselbe wie bei AST, jedoch früher als bei AST. Angina ist normal.

(2) Lebererkrankung: Der Anstieg und Fall der Aktivität der Aldolase bei akuter viral bedingter Hepatitis ist parallel zu ALT. Bei chronischer Hepatitis, Zirrhose und obstruktivem Ikterus ist sie nur leicht erhöht.

Referenz