Sulfittoksydase

Biokatalysatoren Sulfittoksydase forårsaker omdannelse av giftige svovelforbindelser fra nedbrytning av aminosyrer til ikke-giftige sulfater.

Det er viktig og forekommer derfor i alle organismer. Hvis dens funksjon forstyrres av en genetisk defekt, oppstår sulfitt oksidasemangel. Et for høyt innhold av sulfitt i blodet kan også ha negative effekter hos ellers friske pasienter.

Hva er sulfittoksydase?

Sulfittoksydase (gennavn: SUOX) er navnet på et enzym som inneholder molybden og består av 466 aminosyrer. Den tilhører familien av xantindhydrogenaser og forekommer i nesten alle organismer. Den inneholder molybden, et viktig sporstoff, i sentrum.

Metallet forekommer der i biotilgjengelig form som et molybdatanion. Sulfittoksydasen bruker den som en kofaktor (molybdat-molybdopterinforbindelse). Enzymet konverterer de svovelholdige aminosyrene metionin, cystein, etc., som blir inntatt gjennom mat, til ufarlige svovelsalter (sulfater), som deretter skilles ut i urinen. Hos pattedyr forekommer den svovelnedbrytende biokatalysatoren først og fremst i leveren og nyrene. Enzymet sulfite oxidase sikrer at blodets oksygen kombineres med de essensielle aminosyrene og andre svovelstoffer.

Elektronene som frigjøres i prosessen brukes til å produsere ATP (adenosintrifosfat) via elektrontransportkjeden. Enzymet katalyserer 10 ganger mengden sulfitter som finnes i en liter alkohol hver dag.

Funksjon, effekt og oppgaver

Alle bruker svovelholdige proteiner og mattilsetningsstoffer daglig. De sistnevnte er for eksempel inneholdt i syltede grønnsaker, grapefruktjuice, etc. og er ment å beskytte maten mot mikrobepest og misfarging. De danner bukettstoffer i vin.

Nedbrytningen av cystein alene resulterer i 1680 mg giftig sulfitt i kroppen hver dag, som umiddelbart må konverteres av sulfittoksydase slik at organer og vev ikke blir skadet. Enzymet fungerer sammen med andre biokatalysatorer. Sulfitter er giftige og kan ødelegge viktige stoffer i kroppen og hemme de nødvendige metabolske prosessene, selv i de minste mengder. For å kunne utføre den viktige avgiftningen av cellene, trenger sulfittoksydase sporelementet molybden.

Mangel på dette metallet kan føre til alvorlige konsekvenser. For høyt innhold av kvikksølv i kroppen kan også hemme funksjonaliteten til sulfittoksydase.

Utdanning, forekomst, egenskaper og optimale verdier

Sulfittoksydase produseres hovedsakelig i mitokondriene, cellernes "energisentre". Hos rotter forekommer for eksempel 80 prosent av den i levercellens mitokondrier. I tillegg er det fortsatt sterkt representert i cellene i nyrene.

Molybdenoksyd som kreves for aktiviteten av sulfittoksydase er lokalisert i det aktive senteret av enzymet. Som forskere nylig oppdaget, kan molybdentrioksid nanopartikler erstatte det hos pasienter med en molybdenmangel. De har en lignende katalytisk effekt i kroppen som det naturlige enzymet. På denne måten kan tidligere dødelige sykdommer som sulfocysteinuria behandles.

Sykdommer og lidelser

Mangel på sulfittoksydase kan forårsake astmatiske og til og med anafylaktiske reaksjoner hos ellers friske mennesker, da det parasympatiske nervesystemet påvirker mastcellene som er ansvarlige for utviklingen av allergier.

I tillegg, hvis sulfittoksydasnivået er for lavt, kan det føre til alvorlig tretthet, hodepine og lavt blodsukkernivå. Den genetiske mangelen i det vitale enzymet har enda verre konsekvenser. Den nyfødte er født med fysiske deformiteter og mentale funksjonshemninger. Denne såkalte sulfittoksydasemangel eller sulfocysteinuri forekommer som en molybden kofaktor (MoCo) mangelsykdom hos anslagsvis 100 000 til 500 000 fødsler. Spedbarn som lider av en isolert sulfittoksydasedefekt viser lignende symptomer: alvorlig encefalopati, knapt kontrollerbare anfall, spastisitet, mikrocefali, muskelavslapping og progressiv hjerneatrofi.

Siden den autosomale recessive arvelige enzymmangel-sykdommen for øyeblikket ikke kan behandles effektivt, dør de små pasientene vanligvis i barndommen: de svovelholdige forbindelsene som ikke er nedbrutt, forgifter nevroner og myelinskjeder i sentralnervesystemet og akkumuleres i cellevev. Allerede etter fødselen er det problemer med å spise og oppkast i mageinnholdet. Spedbarn er født med en deformert hodeskalle (utstående panne, dype sett øyne, for lange øyelokk, tykke lepper, liten nese). I løpet av de første månedene av livet skifter linsen i øyet.

Rundt 75 prosent av tilfellene av sulfocysteinuria som er beskrevet så langt skyldes en MoCo-mangel: Alle de tre enzymene som er involvert i nedbrytningen av svovel i kroppen, sulfittoksydase, xantinoksydase og aldehydoksidase, viser en sterkt redusert aktivitet. En mutasjon i SUOX-genet (kromosom 12) er skylden for den isolerte sulfittoksydase-mangelen. Det vises i tre varianter: type A (mutasjon i MOCS1-genet), type B (MOCS2-genet) og type C (MOCS3-genet). Type A-mutasjonen er den vanligste. Dannelsen av forløpermolekylet cPMP hemmes. Imidlertid kan stoffet nå produseres og administreres på laboratoriet.For å forbedre overlevelsen til barnepasienten, bør mangelsykdommen diagnostiseres så snart som mulig og behandles med daglig intravenøs administrasjon av molybdat.

På denne måten kan i det minste bli ytterligere skader. Barnet får antispasmodisk medisinering for å bekjempe anfallene. De må også ha et proteinrikt kosthold. Alternativt kan MoCo forløper Z også administreres. Det reduserer anfall og forhindrer ytterligere hjerneskade. Medisin har store forhåpninger for behandling av den tidligere uhelbredelige sykdommen med molybdentrioksid-nanopartikler, som tar på seg rollen som sulfittoksydase i kroppen. For å finne ut om det ufødte barnet har en sulfittoksydasemangel, kan den gravide få kontrollert S-sulfocystein-nivået i fostervannet.