KDOaldolase

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Aldolase ist ein Enzym, das eine reversible Reaktion katalysiert. Das Enzym zersetzt Aldose 1,6-diphosphat Fructose in Phosphotriose Dihydroxyacetonphosphat (DHAP) und Glyceroltriphosphat (G3P). Aldolase kann auch DHAP aus anderen (3S, 4R)-Ketose 1-Phosphat Fructose 1-Phosphat und Heptaheptose 1,7-bisphosphat produzieren. Die Gluconeogenese und der Calvin-Zyklus des anabolen Weges verwenden umgekehrte Reaktionen. Die Glykolyse ist ein kataboler Weg, der eine positive Reaktion verwendet. Aldolase wird gemäß dem Mechanismus in zwei Typen unterteilt.

KDOaldolase

In der Enzymologie ist eine 3-Deoxy-D-manno-octulosonat-Aldolase (EC 4.1.2.23) ein Enzym, das die chemische Reaktion katalysiert: 3-Deoxy-D-manno-octulosonat ↔ Pyruvat + D-Arabinose. Daher hat dieses Enzym ein Substrat, 3-Deoxy-D-manno-octulosonat, und zwei Produkte, Pyruvat und D-Arabinose. Dieses Enzym gehört zur Familie der Lyasen, speziell zu den Aldehyd-Lyasen, die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen spalten.

Struktur

Aldolase ist ein Homotetramer, eines von drei Aldolase-Isoenzymen (A, B und C), die von drei verschiedenen Genen kodiert werden. Das Aldolase-Gen enthält 8 Exons und 5'UTR IB. Die Schlüsselsäuren, die für die katalytische Funktion verantwortlich sind, wurden identifiziert. Der Rest Tyr363 wurde als Säure-Base-Katalysator verwendet, um das C3-Substrat zu protonieren, während Lys146 das C-Terminus der angespannten Struktur der konjugierten Base Tyr363 vorschlug, die mit einer stabilen negativen Ladung erzeugt wurde. Der Rest Glu187 ist an vielen Funktionen beteiligt, einschließlich der FBP-Aldolase-Katalyse, der Substratbindung, der Dehydratisierung und der Säure-Base-Katalyse im Prozess der Substratspaltung. Obwohl Aldolase im Zellkern lokalisiert ist, fehlt ihm ein bekanntes nukleäres Lokalisierungssignal (NLS).

Abbildung 1. Struktur von Aldolase.

Mechanismus

In der Säugetier-Aldolase sind die Schlüsselkatalysator-Aminosäurereste, die an dieser Reaktion beteiligt sind, Lysin und Tyrosin. Tyrosin kann als effektiver Wasserstoffakzeptor wirken, während Lysin kovalent binden und das Intermediat stabilisieren kann. Viele Bakterien verwenden zwei Magnesiumionen anstelle von Lysin.

Abbildung 2. Reaktionsmechanismus der Aldolase.

Klinische Bedeutung

Aldolase ist notwendig für die Glykolyse im Muskel als einen "schnellen Reaktions"-Weg zur Produktion von Adenosintriphosphat, unabhängig von der Gewebe-Sauerstoffversorgung. Aldolase katalysiert die Umwandlung von Fructose 1,6-diphosphat in Dihydroxyacetonphosphat und Glycerinaldehyd 3-phosphat, eine wichtige Reaktion im glykolytischen Abbau von Glukose zu Laktat im Muskel. Aldolase ist ein Tetramer, dessen Primärstruktur von dem Gewebe abhängt, aus dem es synthetisiert wurde (höchste Expression in Leber, Muskel, Gehirn). Erhöhte Werte werden bei Muskelerkrankungen wie der Duchenne-Muskeldystrophie, Dermatomyositis, Polymyositis und der Gürteldystrophie gefunden. Während erhöhte Kreatinkinase (CK)-Werte empfindlicher und spezifischer für Muskelerkrankungen sind, wird gelegentlich erhöhte Aldolase bei einigen Patienten mit Myositis beobachtet, die normale CK-Werte haben.

Interpretation

Die Messung von Serum-Muskelenzymen ist üblich bei der Bewertung von Patienten mit Muskelschwäche oder Muskelmyalgie. Wenn sie erhöht sind, können Serum-Muskelenzyme helfen, Muskelschwäche, die von einer neurogenen Ursache herrührt, von Muskelerkrankungen zu unterscheiden. Die höchsten Aldolase-Werte werden bei der progressiven (Duchenne) Muskeldystrophie gefunden. Geringere Erhöhungen werden bei Dermatomyositis, Polymyositis und Gürteldystrophie gefunden. In dystrophischen Bedingungen, die zu Hyperaldolasämie führen, wird der Anstieg der Aldolase weniger dramatisch, wenn die Muskelmasse abnimmt.