formaldehído deshidrogenasa

En enzimología , la formaldehído deshidrogenasa ( EC 1.2.1.46 ) es una enzima que cataliza la reacción química

formaldehído

+ NAD ⁺

 

 

H ₂ O

H ⁺

H ₂ O

H ⁺

 

ácido fórmico

+ NADH

 

Los tres sustratos de esta enzima son el formaldehído, el dinucleótido de nicotinamida y adenina oxidado (NAD ⁺ ) y el agua. Sus productos son el ácido fórmico, el NADH reducido y un protón . ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Esta enzima pertenece a la familia de las oxidorreductasas , específicamente a aquellas que actúan sobre el grupo aldehído u oxo del donador con NAD+ o NADP+ como aceptor. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es formaldehído:NAD+ oxidorreductasa . Otros nombres de uso común incluyen formaldehído deshidrogenasa ligada a NAD+ , s-nitrosoglutatión reductasa (GSNO reductasa) y formaldehído deshidrogenasa dependiente de NAD+ . Esta enzima participa en el metabolismo del metano .

Esta enzima puede catalizar la conversión de muchos sustratos alternativos, incluidos alcoholes como el retinol , que convierte en retinal . ^{[ 3 ]} También tiene un papel importante en el metabolismo del óxido nítrico , que es reactivo y a menudo se encuentra en los tejidos en forma de S-nitrosoglutatión (GSNO), su aducto con glutatión (GSH). La enzima es una alcohol deshidrogenasa (ADH) de clase III codificada por el gen ADH5 en humanos y puede actuar como una S-nitrosoglutatión reductasa (GSNOR). Es una ADH primordial que se expresa ubicuamente tanto en plantas como en animales. La GSNOR reduce el GSNO al intermediario inestable, S-hidroxilaminoglutatión, que luego se reorganiza para formar glutatión sulfinamida, o en presencia de exceso de GSH, forma disulfuro de glutatión e hidroxilamina . ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

S-nitrosoglutatión

+ NADH

 

 

GSH

 

GSH

 

 

disulfuro de glutatión

+ NAD ⁺ + NH ₂ OH

 

Mediante este proceso catabólico, GSNOR regula las concentraciones celulares de GSNO y desempeña un papel fundamental en la regulación de los niveles de S-nitrosotioles endógenos y en el control de la señalización basada en la S-nitrosilación de proteínas. Como ejemplo de señalización basada en la S-nitrosilación, Barglow et al. demostraron que GSNO S-nitrosila selectivamente la tiorredoxina reducida en la cisteína 62. ^{[ 7 ]} La tiorredoxina nitrosilada, mediante interacción proteína-proteína dirigida, trans-nitrosila la cisteína del sitio activo de la caspasa-3, inactivándola y previniendo la inducción de apoptosis. ^{[ 8 ]}

Como cabría esperar de una enzima implicada en la regulación de los niveles y la señalización de NO, se observan efectos pleiotrópicos en modelos knockout de GSNOR. La eliminación del gen GSNOR tanto en levaduras como en ratones aumentó los niveles celulares de GSNO y proteínas nitrosiladas, y las células de levadura mostraron una mayor susceptibilidad al estrés nitrosativo. ^{[ 9 ]} Los ratones nulos muestran niveles aumentados de proteínas S-nitrosadas, un mayor número de receptores beta adrenérgicos en pulmón y corazón, ^{[ 10 ]} una taquifilaxia disminuida a los agonistas del receptor β2-adrenérgico, hiporrespuesta a la metacolina y al desafío con alérgenos y un tamaño de infarto reducido después de la oclusión de la arteria coronaria. ^{[ 11 ] [ 12 ]} Además, los ratones nulos muestran un mayor daño tisular y mortalidad tras el desafío con bacterias o endotoxinas y son hipotensos bajo anestesia pero normotensos en estado consciente. ^{[ 13 ]} Más relacionado con su actividad de alcohol deshidrogenasa, los ratones nulos de GSNOR muestran una reducción del 30% en la LD ₅₀ para el formaldehído y una capacidad disminuida para metabolizar el retinol, aunque de estos estudios se desprende claramente que existen otras vías para el metabolismo de estos compuestos. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

Se ha demostrado que GSNOR puede tener un papel importante en enfermedades respiratorias como el asma. La expresión de GSNOR se ha correlacionado inversamente con los niveles de S -nitrosotiol (SNO) en el líquido de revestimiento alveolar del pulmón y con la respuesta a la prueba de metacolina en pacientes con asma leve en comparación con sujetos normales. ^{[ 16 ]} Además, se observan niveles reducidos de SNO en los lavados traqueales de niños asmáticos con insuficiencia respiratoria en comparación con niños normales sometidos a cirugía electiva, y las especies de NO se encuentran elevadas en pacientes asmáticos cuando se exponen a antígenos. ^{[ 17 ]}

La evaluación de la expresión génica de las ADH en pacientes con esteatohepatitis no alcohólica (EHNA) ha mostrado niveles elevados de todas las ADH, pero principalmente de ADH1 y ADH4 (hasta 40 veces mayores). La ADH5 mostró un aumento de aproximadamente 4 veces en la expresión génica. ^{[ 18 ]}

A finales de 2007, solo se había resuelto una estructura para esta clase de enzimas, con el código de acceso PDB : 1KOL .