Aldehyde-oxidase vertegenwoordigt een enzym dat wordt afgebroken aldehyden bij gewervelde dieren. Het wordt aangetroffen in verschillende weefsels van zoogdieren en mensen. De exacte functie van aldehydeoxidase is nog niet bekend.
Wat is aldehyde-oxidase?
Aldehyde-oxidase (AOX1) helpt bij de enzymatische afbraak van aldehyden in het lichaam. Het is echter ook gevonden om af te breken nicotine tot cotinine. In dit proces wordt een zuurstof atoom is opgenomen in het zuurstofvrij nicotine om een aldehydestructuur te vormen. Vanwege dit feit is aldehydeoxidase ook belangrijk voor tryptofaan metabolisme en tegelijkertijd voor biotransformatie. Het wordt voornamelijk aangetroffen in het cytosol van lever cellen, alvleesklier, longskeletspieren of vetcellen. Voor de activiteit van het enzym is de cofactor molybdeen erg belangrijk. In menselijk DNA is er maar één AOX gen dat kan coderen voor een functioneel enzym. Bij andere gewervelde dieren zijn verschillende AOX-genen actief. Aldehyde-oxidase lijkt sterk op en is gerelateerd aan het enzym xanthine dehydrogenase. Beide enzymen kan worden gebruikt om hypoxanthine om te zetten in xanthine met de toevoeging van een zuurstof atoom en water molecuul. De omzetting van xanthine in urinezuur wordt alleen uitgevoerd door xanthinehydrogenase (xanthineoxidase). Aldehyde-oxidase bestaat uit 1338 aminozuren Molybdopterin, FAD en 2 (2Fe2S) dienen als cofactoren voor de effectiviteit ervan. De reactie, al gekenmerkt door zijn naam, markeert de conversie van aldehyden naar carbonzuren en waterstof peroxide met toevoeging van zuurstof en water.
Functie, actie en taken
Het enzym aldehydeoxidase katalyseert verschillende reacties. Het is grotendeels verantwoordelijk voor de omzetting van aldehyden in carbonzuren met toevoeging van zuurstof en water In het algemeen bemiddelt aldehydeoxidase de toevoeging van een zuurstofatoom aan een substraat. Het katalyseert onder andere ook de conversie van nicotine conitine. Daarom speelt het ook een belangrijke rol bij biotransformatie en tryptofaan metabolisme. Bij deze reacties is molybdeen altijd nodig als cofactor. Bij biotransformatie zet het xenobiotica met aldehydegroepen om in de overeenkomstige carbonzuren in de fase I reactie. Glucuronzuur wordt toegevoegd aan de carboxylgroepen in de fase II-reactie om de oplosbaarheid in water te verhogen en het vreemde molecuul uit het lichaam te spoelen. Structureel en chemisch is aldehyde-oxidase nauw verwant aan het homologe enzym xanthinehydrogenase (xanthine-oxidase). Echter, waarom de omzetting van xanthine in urinezuur met de toevoeging van zuurstof en water wordt alleen gekatalyseerd door xanthine-oxidase is niet bekend. De omzetting van hypoxanthine in xanthine wordt nog steeds door beide gekatalyseerd enzymen Bovendien is aldehyde-oxidase ook verantwoordelijk voor adipogenese (proliferatie van vetcellen). In dit proces stimuleert het de afgifte van het weefselhormoon adiponectine. Adiponectin verhoogt op zijn beurt de effectiviteit van insuline In hepatocyten remt adiponectine op zijn beurt de afgifte van aldehydeoxidase. Een tekort aan aldehydeoxidase (AOX1) remt ook de export van lipiden uit cellen. De exacte functie van aldehydeoxidase wordt niet volledig begrepen.
Vorming, voorkomen, eigenschappen en optimale niveaus
Aldehyde-oxidase wordt voornamelijk aangetroffen in het cytoplasma van lever cellen. Het wordt echter ook aangetroffen in vetcellen, long weefsel, skeletspier en de alvleesklier. Vroeger werd het verward met het homologe xanthine-oxidase. Hoewel beide enzymen zijn structureel vergelijkbaar. Ze katalyseren echter gedeeltelijk verschillende reacties. Beide enzymen hebben echter dezelfde cofactoren nodig voor hun functie. Dit zijn molybdopterine, FAD en 2 (2Fe2S). Aldehyde-oxidase breekt echter niet alleen aldehyden af, maar is ook verantwoordelijk voor de oxidatie van N-heterocyclische verbindingen zoals nicotine tot cotinine.
Ziekten en aandoeningen
Samen met xanthine dehydrogenase (xanthine oxidase) en sulfiet oxidase is aldehyde oxidase afhankelijk van de cofactor molybdeen. Het molybdeen wordt als een complex atoom in een molybdopterine opgenomen en vormt de molybdeencofactor. Een tekort aan molybdeen resulteert in een gebrekkige functie van deze drie enzymen. Xanthine dehydrogenase katalyseert de afbraak van xanthine tot urinezuur Het enzym aldehydeoxidase is slechts gedeeltelijk bij dit proces betrokken, bijvoorbeeld bij de afbraak van hypoxanthine tot xanthine. Hier concurreert het zelfs met xanthine-oxidase. Daarom is er geen geïsoleerd aldehydeoxidasedeficiëntie. Aldehyde-oxidase ondersteunt echter de afbraak van catecholamines.Sulfietoxidase is verantwoordelijk voor de afbraak van zwavel-bevattende aminozuren zoals cysteïne, taurine or methionine Als dit enzym een tekort heeft, wordt sulfiet niet langer omgezet in sulfaat. Vanwege de cofactor molybdeen zijn de drie enzymen meestal gezamenlijk deficiënt. Voor elk van deze enzymen zijn natuurlijk geïsoleerde defecten als gevolg van mutaties mogelijk. Tot dusver is er echter geen klinisch beeld met een specifieke aldehyde-oxidase-deficiëntie beschreven. Molybdeentekort veroorzaakt door een onevenwichtige dieet is weer erg zeldzaam. Dit kan echter gebeuren bij meer dan zes maanden molybdeen-deficiëntie parenterale voeding In dergelijke gevallen, tachypneu, tachycardie, erge, ernstige hoofdpijn, misselijkheid, brakencentrale gezichtstekorten, of coma komen vaak voor. Verder intolerantie voor bepaalde aminozuren treedt op. Verhoogde sulfietconcentraties worden in de urine aangetroffen, terwijl verlaagde urinezuurspiegels optreden in de bloed Als het molybdeentekort lang aanhoudt, kunnen er problemen zijn met de afbraak van zwavel-bevattende amino zuren, sulfietallergieën, haaruitval, lage urinezuurspiegels in de bloed, en vruchtbaarheidsproblemen. De meeste symptomen zijn echter te wijten aan sulfietoxidase en xanthinedehydrogenase-deficiëntie. Tachycardie is waarschijnlijk te wijten aan verhoogde niveaus van adrenaline of noradrenaline (catecholamines), omdat hun afbraak wordt vertraagd door aldehyde-oxidase-deficiëntie. Een tekort aan molybdeen kan worden veroorzaakt door diëten met een extreem laag molybdeengehalte en inflammatoire darmaandoeningen zoals De ziekte van Crohn met slechte opname van voedsel. Erfelijke molybdeencofactortekort als gevolg van een verminderde synthese van molybdopterine is fataal als gevolg van het volledig falen van alle drie de enzymen zonder behandeling.
