아세트알데하이드 탈수소효소
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
아세트알데히드 탈수소효소(ALDH)는 아세트알데히드를 아세트산으로 변환하는 효소로, 알코올 대사 과정에서 중요한 역할을 한다. ALDH는 여러 종류가 있으며, 특히 ALDH2는 아세트알데히드에 대한 친화력이 높고 미토콘드리아에서 주로 작용하여 아세트알데히드 해독에 핵심적인 역할을 한다. 동북아시아 인구의 약 50%는 ALDH2 유전자에 돌연변이를 가지고 있어 알코올 섭취 시 아세트알데히드 축적으로 인한 안면 홍조, 심박수 증가 등의 증상을 겪는 아시안 플러시 증후군이 나타나며, 이는 알코올 의존증 위험을 낮추는 반면, 아세트알데히드 과다 노출로 인한 건강 위험을 증가시킨다. 디설피람은 ALDH를 억제하여 알코올 중독 치료에 사용되며, 메트로니다졸과 코프린 역시 ALDH 억제 효과를 나타낸다. ALDH는 비타민 A 대사에도 관여하며, CoA 비의존적으로 아세트알데히드를 아세트산으로 전환하는 기능도 한다.
더 읽어볼만한 페이지
| 아세트알데하이드 탈수소효소 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
| EC 번호 | 1.2.1.10 |
| CAS 번호 | 9028-91-5 |
| GO 코드 | 0008774 |
 | |
| 이름 | 아세트알데하이드 탈수소효소 |
2. 구조
ALDH는 여러 개의 시스테인 잔기를 포함하며, 특히 시스테인-302(Cys-302)는 효소의 촉매 기능에 매우 중요하다. 이 잔기는 아이오도아세트아미드에 의해 세포질 및 미토콘드리아 동형 효소 모두에서 알킬화되며, Cys-302의 변형은 다른 잔기와 함께 촉매 활성을 나타낸다. 사람과 말 모두에서 두 동형 효소에 Gln-Gly-Gln-Cys 서열이 보존되어있어, Cys-302가 촉매 기능에 중요함을 알 수 있다.[2]
사람의 ALDH1과 ALDH2는 공통적인 서브유닛을 공유하지 않지만, 인간 ALDH1과 ALDH2 단백질 간의 상동성은 코딩 뉴클레오타이드 수준에서 66%, 아미노산 수준에서 69%이다.[4] 이는 인간 ALDH1과 말 ALDH1 간의 91% 상동성보다 낮은 수치이다.[4] 돼지 미토콘드리아와 세포질 아스파르트산 아미노전이효소 간의 상동성이 약 50%인 것처럼, 이러한 발견은 세포질 및 미토콘드리아 동형 효소 간의 초기 진화적 분화가 있었음을 시사한다.[4]
간에서 에탄올은 알코올 탈수소 효소에 의해 아세트알데하이드로 전환된 후, 아세트알데히드 탈수소 효소에 의해 아세틸 CoA로 전환된다.[5] 아세트알데히드는 알코올보다 더 독성이 있으며 많은 숙취 증상의 원인이 된다.[5]
글루탐산-268(Glu-268)은 간 아세트알데히드 탈수소효소의 핵심 구성 요소이며 촉매 활성에 중요하다. 돌연변이체에서 일반적인 염기를 첨가하여 활성을 회복할 수 없었기 때문에, 이 잔기는 필수 Cys-302 잔기를 활성화하는 일반 염기로 작용하는 것으로 제안된다.[3]
세균에서 아실화 아세트알데히드 탈수소효소는 금속 의존성 4-하이드록시-2-옥소발레르산 알돌라제와 이중 기능성 이종이량체를 형성한다. 독성 방향족 화합물의 세균 분해에 사용되는 이 효소의 결정 구조는 중간체가 소수성 중간 채널을 통해 활성 부위 사이로 직접 이동하며, 알돌라제 활성 부위에서 아세트알데히드 탈수소효소 활성 부위로 반응성 아세트알데히드 중간체를 이동시키는 비반응 환경을 제공한다. 이러한 단백질 간의 소통은 기질을 한 활성 부위에서 다음 활성 부위로 효율적으로 전달한다.[1]
3. 진화
4. 알코올 대사에서의 역할
ALDH2는 아세트알데히드에 대한 KM이 낮고 미토콘드리아 기질에서 주로 작용하여 아세트알데히드 대사의 주요 효소로 작용한다.
동북아시아계 인구의 약 50%는 아세트알데히드 탈수소 효소 유전자에 우성 돌연변이를 가지고 있어[6] 이 효소의 효율이 떨어지면서 알코올 홍조 반응, 즉 아시안 플러시 증후군이 나타난다. 비슷한 돌연변이는 금발에 푸른 눈을 가진 북유럽계 인구의 약 5–10%에서 발견된다.[7] 이 사람들은 술을 마신 후 아세트알데히드가 축적되어 피부 홍조, 심박수 및 호흡률 증가를 포함한 아세트알데히드 중독 증상이 나타난다.[7] 다른 증상으로는 심한 복부 및 비뇨기 경련, 열과 냉기, 과도한 발한, 심한 불쾌감 등이 있다.[7] 아세트알데히드 탈수소 효소 활성이 결핍된 사람들은 알코올 중독자가 될 가능성이 훨씬 적지만 아세트알데히드 과다 노출로 인해 간 손상, 알코올 유발성 천식, 구강 인두 및 식도 암에 걸릴 위험이 더 큰 것으로 보인다.[7]
ALDH2 유전자 12번 엑손에서 단일 점 돌연변이(G → A)가 발생하여 잔기 487번에서 글루탐산이 라이신으로 치환되어 ALDH2K 효소가 생성된다.[8] ALDH2K는 NAD+에 대한 KM이 증가하여 세포 내 NAD+ 농도에서 사실상 비활성화된다.[6] ALDH2는 임의의 사합체이기 때문에 이형 돌연변이 유전자형은 야생형에 비해 활성이 6%로 감소하는 반면, 동형 돌연변이 유전자형은 효소 활성이 거의 0이다.[9] ALDH2 결핍 서브유닛은 야생형 서브유닛과의 핵산 혼성화에서 우세하여 촉매 활성을 방해하고 턴오버를 증가시켜 동형 효소를 비활성화시킨다.[10] ALDH2 유전자 변이는 알코올 의존증과 밀접한 관련이 있으며, 이형 접합자는 야생형 동형 접합자에 비해 위험이 감소하고, ALDH2 결핍에 대한 개별 동형 접합자는 알코올 중독 위험이 매우 낮다.[11]
디설피람(안타부스)은 아세트알데히드의 아세트산으로의 산화를 방지하며 알코올 중독 치료에 사용된다. ALDH1은 디설피람에 의해 강력하게 억제되는 반면, ALDH2는 그 효과에 저항한다. ALDH1의 302번과 ALDH2의 200번 시스테인 잔기는 효소에 대한 디설피람 결합 부위로 작용하며 디설피람 감수성 티올 부위로 작용한다.[12] 디설피람이 티올에 공유 결합하면 한 시스테인 잔기의 요오도아세트아미드와의 결합이 차단되어 효소가 비활성화되고 촉매 활성이 현저히 감소한다. 2-메르캅토에탄올로 처리하면 활성이 회복될 수 있지만 글루타티온으로는 회복되지 않는다.[13]
특정 기생충 감염 및 가성막성 대장염 치료에 사용되는 메트로니다졸(플라질)은 디설피람과 유사한 효과를 나타낸다. 코프린(특정 코프리누스 버섯에서 발견되는 아미노산)은 생체 내에서 대사되어 1-아미노사이클로프로판올로 변환되며, 이는 유사한 효과를 유발한다.
4. 1. ALDH2 유전자 변이와 아시아 홍조
간에서 에탄올은 알코올 탈수소 효소에 의해 아세트알데하이드로 전환된 후, 아세트알데히드 탈수소 효소(ALDH)에 의해 아세틸 CoA로 전환된다.[5] 아세트알데히드는 알코올보다 독성이 강하며, 숙취 증상의 원인이 된다.[5]
동북아시아계 인구의 약 50%는 아세트알데히드 탈수소 효소 유전자에 돌연변이를 가지고 있어[6] 이 효소의 효율이 떨어진다. 이로인해 알코올 홍조 반응, 즉 아시안 플러시 증후군이 나타난다. ALDH2 유전자 12번 엑손에서 단일 점 돌연변이(G → A)가 발생하여 487번 잔기에서 글루탐산이 라이신으로 치환된 ALDH2K 효소가 생성된다.[8] ALDH2K는 NAD+에 대한 KM이 증가하여 세포 내 NAD+ 농도에서 사실상 비활성화된다.[6] ALDH2는 사량체 효소이므로, 이형접합체는 야생형에 비해 활성이 현저히 감소하고, 동형접합체는 거의 활성이 없다.[9] 이러한 ALDH2 유전자 변이는 알코올 의존증 위험을 낮추지만,[11] 아세트알데히드 과다 노출로 인해 간 손상, 알코올 유발성 천식, 구강 인두 및 식도 암에 걸릴 위험을 높인다.[7]
4. 2. ALDH 억제제
간에서 에탄올은 알코올 탈수소 효소에 의해 아세트알데하이드로 전환된 후, 아세트알데하이드 탈수소 효소에 의해 아세틸 CoA로 전환된다.[5] 아세트알데하이드는 알코올보다 더 독성이 있으며 많은 숙취 증상의 원인이 된다.[5]
디설피람(상품명: 안타부스)은 아세트알데히드의 아세트산으로의 산화를 방지하여 알코올 중독 치료에 사용된다.[12] ALDH1은 디설피람에 의해 강력하게 억제되지만, ALDH2는 상대적으로 덜 억제된다.[12] ALDH1의 302번과 ALDH2의 200번 시스테인 잔기는 디설피람 결합 부위로 작용하며, 디설피람이 티올에 공유 결합하면 효소가 비활성화된다.[12] 2-메르캅토에탄올로 처리하면 활성이 회복될 수 있지만 글루타티온으로는 회복되지 않는다.[13]
특정 기생충 감염 및 가성막성 대장염 치료에 사용되는 메트로니다졸(상품명: 플라질)과 코프린(특정 코프리누스 버섯에서 발견되는 아미노산)도 디설피람과 유사하게 ALDH를 억제하는 효과를 나타낸다. 코프린은 생체 내에서 1-아미노사이클로프로판올로 변환되어 작용한다.
5. 지방 대사에서의 역할
ALDH1은 비타민 A의 대사에 관여한다. 동물 모델에 따르면 이 유전자가 없으면 내장 지방 축적에 대한 보호 효과가 있는 것으로 나타났다.
6. CoA 비의존적 ALDH
사람의 경우, ALDH1A1, ALDH1B1, ALDH2의 3가지가 CoA 없이도 다음 반응을 촉매하여 아세트알데히드를 아세트산으로 변환할 수 있다.[18]
:
ALDH2는 이 중에서 아세트알데히드와의 결합 능력이 가장 높으며, 음주로 인해 발생하는 아세트알데히드의 해독 대부분을 담당한다.[18] 간에서 에탄올은 알코올 탈수소 효소에 의해 아세트알데히드로 전환된후, 아세트알데히드는 아세트알데히드 탈수소 효소에 의해 아세틸 CoA로 전환된다.[5] ALDH1보다 아세트알데히드에 대한 KM이 낮고 미토콘드리아 기질에서 주로 작용하는 ALDH2는 아세트알데히드 대사의 주요 효소이다.[8]
참조
[1]
논문
Crystal structure of a bifunctional aldolase-dehydrogenase: sequestering a reactive and volatile intermediate
2003-06
[2]
논문
Mitochondrial aldehyde dehydrogenase from human liver. Primary structure, differences in relation to the cytosolic enzyme, and functional correlations
1985-11
[3]
논문
Involvement of glutamate 268 in the active site of human liver mitochondrial (class 2) aldehyde dehydrogenase as probed by site-directed mutagenesis
1995-01
[4]
논문
Cloning of cDNAs for human aldehyde dehydrogenases 1 and 2
1985-06
[5]
논문
Alcohol Hangover: Mechanisms and Mediators
https://pubs.niaaa.n[...]
2017-03-26
[6]
논문
The mutation in the mitochondrial aldehyde dehydrogenase (ALDH2) gene responsible for alcohol-induced flushing increases turnover of the enzyme tetramers in a dominant fashion
1996-11
[7]
논문
Associations of ADH and ALDH2 gene variation with self report alcohol reactions, consumption and dependence: an integrated analysis
[8]
논문
Studies on the enzymology of aldehyde dehydrogenase-2 in genetically modified HeLa cells
1998-06
[9]
논문
Is habitual alcohol drinking associated with reduced electrophoretic DNA migration in peripheral blood leukocytes from ALDH2-deficient male Japanese?
2009-07
[10]
논문
Associations of ADH and ALDH2 gene variation with self report alcohol reactions, consumption and dependence: an integrated analysis
2009-02
[11]
논문
The role of aldehyde dehydrogenase-1 (ALDH1A1) polymorphisms in harmful alcohol consumption in a Finnish population
2008-09
[12]
논문
Aldehyde dehydrogenase from human liver. Primary structure of the cytoplasmic isoenzyme
1984-05
[13]
논문
Human aldehyde dehydrogenase: mechanism of inhibition of disulfiram
1982-05
[14]
논문
Crystal structure of a bifunctional aldolase-dehydrogenase: sequestering a reactive and volatile intermediate
2003-06
[15]
논문
Decarboxylation of Pyruvate to Acetaldehyde for Ethanol Production by Hyperthermophiles
http://www.mdpi.com/[...]
2013-08-21
[16]
웹사이트
BRENDA - Information on EC 1.2.1.10 - acetaldehyde dehydrogenase (acetylating)
https://www.brenda-e[...]
2019-09-03
[17]
논문
The ald gene, encoding a coenzyme A-acylating aldehyde dehydrogenase, distinguishes Clostridium beijerinckii and two other solvent-producing clostridia from Clostridium acetobutylicum
https://www.ncbi.nlm[...]
1999-11
[18]
논문
Aldehyde Dehydrogenase Inhibitors: a Comprehensive Review of the Pharmacology, Mechanism of Action, Substrate Specificity, and Clinical Application
https://www.ncbi.nlm[...]
2012-07
[19]
논문
Crystal structure of a bifunctional aldolase-dehydrogenase: sequestering a reactive and volatile intermediate
2003-06
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com