dehydrogenaasit ovat entsyymejä, jotka osallistuvat hapettumisprosesseihin. Niitä esiintyy eri muodoissa ihmiskehossa ja ne esimerkiksi katalysoivat alkoholin hajoamista maksassa.
Mitä ovat dehydrogenaasit?
Dehydrogenaasit ovat erikoistuneita entsyymejä. Biokatalyytit nopeuttavat substraattien luonnollista hapettumista. Hapettava aine menettää elektroneja. Biologisissa reaktioissa dehydrogenaasit hajottivat vetyanionit substraatista. Anionit ovat negatiivisesti varautuneita hiukkasia.
Tässä tapauksessa vetyatomi hyväksyy elektronin ja vastaanottaa siten negatiivisen sähkövarauksen. Varsinainen reaktio tapahtuu entsyymin aktiivisessa keskuksessa. Kun dehydrogenaasi pilkkoo vetyanionin substraatista, kofaktorit ottavat sisään elektroneja ja vedyn. Kofaktorit ovat molekyylejä, joilla on auttava rooli entsymaattisissa prosesseissa, mutta jotka eivät ole mukana itse pilkkoutumisessa. Dehydrogenaasien kofaktorit sisältävät nikotiinamidi-adeniinidinukleotidin (NAD +) ja flavin-adeniinidinukleotidin (FAD).
Toisin kuin dehydrogenaasit, dehydrataasit jakavat kokonaiset vesimolekyylit substraatistaan. Dehydrogenaasit voivat myös aiheuttaa vastareaktion ja myötävaikuttaa pelkistykseen hapettumisen sijaan. Pelkistyksen aikana hiukkanen hyväksyy elektronit sen sijaan, että luovuttaisi niistä. Biologia osoittaa dehydrogenaasit oksidireduktaaseiksi. Tämän tyyppisiä entsyymejä on jokaisessa elävässä organismissa.
Toiminto, vaikutukset ja tehtävät
Dehydrogenaasit ovat ryhmä, joka koostuu lukuisista erikoistuneista entsyymeistä. Yksittäisillä entsyymeillä on eri tehtävät ihmiskehossa. Biologia jakaa erilaiset dehydrogenaasit edelleen alaryhmiin.
Esimerkiksi aldehydidehydrogenaasit (ALDH) muodostavat ryhmän dehydrogenaaseja, joita esiintyy pääasiassa maksassa. Pääsääntöisesti ALDH vastaa vain tietystä substraatista eikä voi osallistua muiden substraattien hapettumiseen. Esimerkiksi ALDH1A1, -1A2 ja -1A3 prosessoivat verkkokalvoa, jota löytyy A-vitamiinista. Tästä säännöstä on kuitenkin poikkeuksia: esimerkiksi ALDH2 voi toimia erilaisten substraattien kanssa eikä ole rajoitettu yhteen aineeseen.
Maksassa dehydrogenaasit hajottavat alkoholin, esimerkiksi etanolin. Ne auttavat puhdistamaan verta, mikä on yksi maksan tärkeimmistä tehtävistä. Etanolimolekyyli kiinnittyy ensin alkoholihydrogenaasin (ADH) aktiiviseen keskukseen. Entsyymin avulla etanoli hapettuu jakamalla negatiivisesti varautunut vetyatomi ja antamalla se kofaktoriinsa NAD +: ADH muuntaa etanolin tällä tavalla asetaldehydiksi. Asetaldehydi tai etanaali on myrkyllinen ja aiheuttaa useita terveysvaivoja.
Ruoka sisältää yleensä vain pienen määrän etanolia, jonka elimistö voi muuttaa nopeasti. Siksi etaanimäärät ovat vain pienet. Asetaldehydi puolestaan on ALDH: n substraatti. ALDH katalysoi asetaldehydin muuttumista etikkahapoksi, ennen kuin etikkahappo voidaan edelleen jakaa ja hajottaa veteen ja hiilidioksidiin. Tässä muodossa molekyylit ovat täysin vaarattomia.
Koulutus, esiintyminen, ominaisuudet ja optimaaliset arvot
Dehydrogenaasit sijaitsevat pääasiassa soluplasman nestemäisissä osissa tai mitokondrioissa. Naisten vartalo tuottaa vähemmän ADH: ta kuin miesten vartalo. Tämä myötävaikuttaa siihen, että naiset ovat keskimäärin herkempiä alkoholille.
Eri dehydrogenaasien tarkat arvot vaihtelevat paitsi eri entsyymiryhmien välillä, myös eri henkilöiden ja etnisten ryhmien välillä. Itä-Aasiassa sekä Amerikan ja Australian alkuperäiskansojen keskuudessa ADH-tasot ovat keskimäärin alhaisemmat kuin esimerkiksi eurooppalaisilla. Ihmisen genomissa on 19 tunnettua geeniä, jotka määrittävät ALDH: n. Nämä geenit ovat 12. kromosomissa. Ne määrittävät, missä järjestyksessä aminohapot ottavat proteiiniketjut.
Proteiinirakenteiden ominaisuudet johtuvat tästä sekvenssistä. Dehydrogenaasien muoto ja siten niiden toiminta riippuu myös aminohappojen sekvenssistä synteesin aikana. Esimerkiksi ALDH2 koostuu 500 aminohaposta. Solut syntetisoivat pääsääntöisesti dehydrogenaaseja, joita ne myös myöhemmin tarvitsevat; Aineiden kuljetus ei sen vuoksi ole enää välttämätöntä.
Sairaudet ja häiriöt
Kun alkoholi hajoaa ihmiskehossa, asetaldehydiä muodostuu välivaiheena. Aine on myrkyllinen; sen vuoksi ALDH-entsyymin on muutettava se etikkahapoksi mahdollisimman nopeasti. Suuremmissa alkoholimäärissä tämä ei kuitenkaan yleensä toimi täysin. Siksi krapula viipyy muutaman tunnin kuluttua alkoholin käytöstä.
Lääketiede kutsuu sitä myös Veisalgiaksi. Tyypillisiä oireita ovat päänsärky, pahoinvointi, mahavatsa, oksentelu ja ruokahaluttomuus. Kyky keskittyä ja reagoida on usein rajoitettu. Se, kuinka herkkiä ihmiset ovat alkoholille, riippuu muun muassa siitä, kuinka monta dehydrogenaasia maksasolut tuottavat. Dehydrogenaaseilla on myös rooli erilaisten sairauksien kehittymisessä tai ylläpitämisessä. Esimerkiksi rasva-aldehydidehydrogenaasilla (FALDH) on keskeinen rooli Sjogrenin oireyhtymän kehittymisessä.
Kliinisen kuvan pääoireet ovat henkinen viivästyminen ja etenevä spastinen paraplegia. Spastinen paraplegia on neurodegeneratiivinen sairaus, jolle on tunnusomaista spastinen halvaus jaloissa. Sjögren-Larsson-oireyhtymä tarkoittaa myös, että ihon kiimainen kerros on selkeämpi ja muodostaa selvästi näkyvät ihon hiutaleet (ichtioosi). Näiden kolmen kardinaalin oireen lisäksi verkkokalvon häiriöt ovat yleisiä. Oireyhtymän syy on geeneissä, jotka koodaavat FALDH: ta. Mutaation takia keho ei syntetisoi entsyymikompleksia oikein FALDH: n kanssa. Seurauksena rasva-alkoholien ja rasva-aldehydien konsentraatio veriplasmassa kasvaa.
