醇脫氫酶
編輯醇脫氫酶 (ADH) (EC 1.1.1.1) 是一組存在于許多生物體中的脫氫酶,可促進醇與醛或酮之間的相互轉化,并將煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+) 還原為 NADH。 在人類和許多其他動物中,它們用于分解否則有毒的醇,并且它們還在各種代謝物的生物合成過程中參與有用的醛、酮或醇基團的產生。 在酵母、植物和許多細菌中,一些乙醇脫氫酶催化相反的反應作為發酵的一部分,以確保 NAD+ 的持續供應。
進化
編輯來自多種生物體比較的遺傳證據表明,谷胱甘肽依賴性甲醛脫氫酶與 III 類乙醇脫氫酶 (ADH-3/ADH5) 相同,被認為是整個 ADH 家族的祖先酶。 在進化的早期,消除內源性和外源性甲醛的有效方法很重要,這種能力隨著時間的推移保存了祖先的 ADH-3。 ADH-3 的基因復制,隨后發生一系列突變,導致其他 ADH 的進化。
人們認為,從糖(這是制造酒精飲料的基礎)中產生乙醇的能力最初是在酵母中進化而來的。 雖然從能量的角度來看這一特征并不適應,但通過制造如此高濃度的酒精以致于它們對其他生物體有毒,酵母細胞可以有效地消除它們的競爭。 由于腐爛的水果可能含有超過 4% 的乙醇,因此吃水果的動物需要一個系統來代謝外源乙醇。 這被認為可以解釋酵母以外的物種中乙醇活性 ADH 的保存,盡管現在已知 ADH-3 在一氧化氮信號傳導中也具有重要作用。
在人類中,ADH1B 基因(負責產生乙醇脫氫酶多肽)的測序顯示了幾種功能性變體。 一種是 SNP(單核苷酸多態性)導致成熟多肽第 47 位出現組氨酸或精氨酸殘基。 在組氨酸變體中,酶在上述轉化中更有效。 然而,負責將乙醛轉化為乙酸的酶不受影響,這導致底物催化速率不同并導致有毒乙醛積聚,從而導致細胞損傷。 這為防止過度飲酒和酒精依賴(酒精中毒)提供了一些保護。 由這種突變產生的各種單倍型更集中在中國東部附近的地區,該地區也以其低酒精耐受性和依賴性而聞名。
為了找出等位基因分布與酒精中毒之間的相關性,進行了一項研究,結果表明等位基因分布是在 12,000 至 6,000 年前隨著該地區的水稻種植而出現的。 在種植水稻的地區,水稻也被發酵成乙醇。 這導致人們猜測酒精供應量的增加會導致酗酒和濫用,從而導致生殖適應性降低。 那些具有變異等位基因的人對酒精的耐受性很低,因此降低了依賴和濫用的機會。 該假設假定那些具有組氨酸變異酶的個體對酒精的影響足夠敏感,從而產生了差異的繁殖成功率,并且相應的等位基因代代相傳。 由于攜帶等位基因的個體的繁殖成功率降低,經典達爾文進化論將采取行動以對抗酶的有害形式(Arg 變體)。 結果將是在選擇壓力下時間最長的區域中負責 His 變異酶的等位基因的頻率更高。 His 變異體的分布和頻率隨著水稻種植向亞洲內陸地區的傳播而變化,在水稻種植時間最長的地區,His 變異體的頻率更高。 因此,等位基因的地理分布似乎是對繁殖成功率較低的個體進行自然選擇的結果,即那些攜帶 Arg 變異等位基因并且更容易酗酒的個體。 然而,Arg 變體在其他人群中的持續存在表明這種影響并不強烈。
發現
編輯1937 年,從釀酒酵母(啤酒酵母)中純化出了有史以來xxx個分離出的乙醇脫氫酶 (ADH)。 Hugo Theorell 及其同事研究了馬肝 ADH 酶催化機制的許多方面。 ADH 也是最早確定其氨基酸序列和三維結構的寡聚酶之一。
1960年初,它在果蠅屬的果蠅中被發現。
屬性
編輯醇脫氫酶由一組催化氧化的同工酶組成。
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