ソルビトール脱水素酵素

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構造	スイスモデル
ドメイン	インタープロ

ソルビトール脱水素酵素
ソルビトール脱水素酵素
	ソルビトール脱水素酵素テトラマー、ヒト
識別子
シンボル	ソード
NCBI遺伝子	6652
HGNC	11184
オミム	182500
参照シーケンス	NM_003104
ユニプロット	Q00796
その他のデータ
EC番号	1.1.1.14
軌跡	第15章 q15-q21.1
構造
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構造	スイスモデル
ドメイン	インタープロ

ソルビトール脱水素酵素（SDH）は細胞質酵素です。ヒトではこのタンパク質はSORD 遺伝子によってコードされています。^[1]

ソルビトール脱水素酵素は、糖代謝においてグルコースの糖アルコール形態であるソルビトールをフルクトースに変換する酵素である。^[2]アルドース還元酵素とともに、 ATPを使用せずにグルコースからフルクトースを生成する方法を体に提供する。ソルビトール脱水素酵素はNAD ^+を補因子として使用し、その反応はソルビトール+ NAD ⁺ → フルクトース+ NADH + H ⁺である。亜鉛イオンも触媒に関与している。これを最も頻繁に使用する臓器には肝臓と精嚢があり、細菌からヒトまでさまざまな生物に見られる。二次的な用途は食物中のソルビトールの代謝であるが、ソルビトールは関連化合物であるグルコースやフルクトースほど腸でよく吸収されないことが知られており、通常食物中にごく微量しか含まれていない（人工甘味料として使用する場合を除く）。

構造

ヒトソルビトールデヒドロゲナーゼの構造は、結晶化実験とX線回折（解像度2.20Å）によって決定されました。結晶化には、pH 6.2、温度295.0 Kで「蒸気拡散、ハンギングドロップ」法を使用しました。ソルビトールデヒドロゲナーゼは4つの同一の鎖（A、B、C、D）で構成され、それぞれ31％がらせん状（14本のらせん）で、26％がベータシート（23本のストランド）です。^[3] MolProbity Ramachandran分析はLovell、Davisらによって実施されました。結果は、全残基の97.1％が優先領域にあり、全残基の100.0％が許容領域にあり、外れ値はありませんでした。^[4] 4つの鎖はすべて、それぞれ356個の残基と触媒部位を持っています。触媒部位には、親水性側鎖であるセリン残基とヒスチジン残基の両方が含まれています。これらの残基は、触媒活性のためにNAD +と亜鉛イオンの存在を必要とします。ソルビトール脱水素酵素は酸化還元酵素ファミリーに属し、酸化還元反応を触媒する働きがあります。前述のように、この酵素はグルコースをフルクトースに変換する経路に役立ちます。^[3]

SDHにおけるサブユニット相互作用

SDH のテトラマーを形成するサブユニット間の相互作用は、非共有結合相互作用によって決定される。^[5]これらの非共有結合相互作用は、疎水効果、水素結合、および 4 つの同一サブユニット間の静電相互作用で構成される。SDH などのホモテトラマータンパク質の場合、構造は進化の過程でモノマーからダイマー、そして最終的にテトラマー構造へと進化したと考えられている。SDH タンパク質は、中鎖脱水素酵素/還元酵素 (MDR) のタンパク質スーパーファミリーに属するアルコール脱水素酵素と密接な進化関係にある。哺乳類の ADH はすべてダイマー酵素であるが、特定の細菌 ADH もテトラマー四次構造を共有している。シルバーリーフコナジラミ由来の SDH と酵母 ADH1 由来の SDH はどちらも構造的亜鉛部位を欠き、テトラマー四次構造を共有しているため、構造的観点から 2 つのクラスのタンパク質 (ADH と SDH) の間には密接な進化関係がある。^[5]

SDHにおける一般的な結合プロセスは自由エネルギーの増加によって説明され、これはサブユニット間の結合と解離の速度から決定することができる。^[5]

サブユニット間の水素結合ネットワークは、四量体四次タンパク質構造の安定性に重要であることが示されています。たとえば、タンパク質配列アラインメント、構造比較、エネルギー計算、ゲル濾過実験、酵素速度論実験などのさまざまな方法を使用したSDHの研究では、哺乳類SDHの四量体四次構造を安定化する重要な水素結合ネットワークを明らかにすることができました。^[5]

臨床的意義

網膜、水晶体、腎臓、神経細胞など、ソルビトール脱水素酵素が欠如または低下している組織では、高血糖の状態でソルビトールが蓄積する可能性がある。糖尿病が制御されていない場合、大量のブドウ糖がこれらの組織に入り、アルドース還元酵素によってソルビトールに変換される。その後、ソルビトールが蓄積し、浸透圧の上昇により細胞内に水が引き込まれ、組織機能が損なわれる。糖尿病で見られる網膜症、白内障形成、腎症、末梢神経障害は、この現象に部分的に起因している。^[6]

参考文献

^ Iwata T, Popescu NC, Zimonjic DB, Karlsson C, Höög JO, Vaca G, Rodriguez IR, Carper D (1995年3月). 「ヒトソルビトール脱水素酵素遺伝子（SORD）の構造的構成」. Genomics . 26 (1): 55–62. doi :10.1016/0888-7543(95)80082-W. PMID 7782086.
^ El-Kabbani O, Darmanin C, Chung RP (2004年2月). 「ソルビトール脱水素酵素：構造、機能およびリガンド設計」. Curr. Med. Chem . 11 (4): 465–76. doi :10.2174/0929867043455927. PMID 14965227. 2013年4月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。{{cite journal}}: CS1 メンテナンス: 不適切 URL (リンク)
^ ab PDB : 1pl7 ; Pauly TA, Ekstrom JL, Beebe DA, Chrunyk B, Cunningham D, Griffor M, Kamath A, Lee SE, Madura R, Mcguire D, Subashi T, Wasilko D, Watts P, Mylari BL, Oates PJ, Adams PD, Rath VL (2003年9月). 「ヒトソルビトール脱水素酵素のX線結晶構造解析および動力学研究」. Structure . 11 (9): 1071–85. doi : 10.1016/S0969-2126(03)00167-9 . PMID 12962626.
^ Lovell D, et al. (2003). 「ラマチャンドランプロット」（PDF） .タンパク質. 50 (3): 437–450. doi :10.1002/prot.10286. PMID 12557186. S2CID 8358424.
^ abcd Hellgren M, Kaiser C, de Haij S, Norberg A, Höög JO (2007). 「哺乳類ソルビトール脱水素酵素の水素結合ネットワークは四量体状態を安定化し、触媒力に不可欠である」. Cell. Mol. Life Sci . 64 (23): 3129–3138. doi :10.1007/s00018-007-7318-1. PMC 11136444. PMID 17952367. S2CID 22090973 .
^ ハーヴェイ、リチャード、フェリエ、デニス (2011)。リッピンコットのイラスト入りレビュー: 生化学第 5 版。リッピンコットウィリアムズ & ウィルキンス。p. 140。ISBN 9781608314126。

^ Beebe, Jane A.; Frey, Perry A. (1998-10-01). 「ガラクトースムタロターゼ: 2 つの重要なヒスチジン残基の精製、特性評価、および調査」.生化学. 37 (42): 14989–14997. doi :10.1021/bi9816047. ISSN 0006-2960.

[pmid7782086-1] Iwata T, Popescu NC, Zimonjic DB, Karlsson C, Höög JO, Vaca G, Rodriguez IR, Carper D (1995年3月). 「ヒトソルビトール脱水素酵素遺伝子（SORD）の構造的構成」. Genomics . 26 (1): 55–62. doi :10.1016/0888-7543(95)80082-W. PMID 7782086.

[pmid14965227-2] El-Kabbani O, Darmanin C, Chung RP (2004年2月). 「ソルビトール脱水素酵素：構造、機能およびリガンド設計」. Curr. Med. Chem . 11 (4): 465–76. doi :10.2174/0929867043455927. PMID 14965227. 2013年4月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。{{cite journal}}: CS1 メンテナンス: 不適切 URL (リンク)

[pmid12962626-3] PDB : 1pl7 ; Pauly TA, Ekstrom JL, Beebe DA, Chrunyk B, Cunningham D, Griffor M, Kamath A, Lee SE, Madura R, Mcguire D, Subashi T, Wasilko D, Watts P, Mylari BL, Oates PJ, Adams PD, Rath VL (2003年9月). 「ヒトソルビトール脱水素酵素のX線結晶構造解析および動力学研究」. Structure . 11 (9): 1071–85. doi : 10.1016/S0969-2126(03)00167-9 . PMID 12962626.

[4] Lovell D, et al. (2003). 「ラマチャンドランプロット」（PDF） .タンパク質. 50 (3): 437–450. doi :10.1002/prot.10286. PMID 12557186. S2CID 8358424.

[pmid19177216-5] Hellgren M, Kaiser C, de Haij S, Norberg A, Höög JO (2007). 「哺乳類ソルビトール脱水素酵素の水素結合ネットワークは四量体状態を安定化し、触媒力に不可欠である」. Cell. Mol. Life Sci . 64 (23): 3129–3138. doi :10.1007/s00018-007-7318-1. PMC 11136444. PMID 17952367. S2CID 22090973 .

[6] ハーヴェイ、リチャード、フェリエ、デニス (2011)。リッピンコットのイラスト入りレビュー: 生化学第 5 版。リッピンコットウィリアムズ & ウィルキンス。p. 140。ISBN 9781608314126。

[7] Beebe, Jane A.; Frey, Perry A. (1998-10-01). 「ガラクトースムタロターゼ: 2 つの重要なヒスチジン残基の精製、特性評価、および調査」.生化学. 37 (42): 14989–14997. doi :10.1021/bi9816047. ISSN 0006-2960.