Biokatalysator sulfittoksidase forårsaker omdannelse av giftig svovel forbindelser fra nedbrytningen av aminosyrer til ikke-giftige sulfater. Det er viktig for livet og finnes derfor i alle organismer. Hvis funksjonen forstyrres av en genetisk defekt, oppstår mangel på sulfittoksidase. Selv hos ellers sunne pasienter, for mye sulfitt i blod kan ha en negativ effekt.
Hva er sulfittoksydase?
Sulfittoksydase (gen navn: SUOX) er navnet på et molybdenholdig enzym bestående av 466 aminosyrer. Den tilhører familien xanthine dehydrogenase og finnes i nesten alle organismer. Den inneholder molybden, et viktig sporstoff, i sentrum. Metallet forekommer der i sin biotilgjengelige form som et molybdatanion. Sulfittoksydase bruker den som en kofaktor (molybdat-molybdopterinforbindelse). Enzymet konverterer svovel-inneholder aminosyrer metionin, cystein, etc., inntatt gjennom kosthold inn i ufarlig svovel salter (sulfater), som deretter skilles ut i urinen. Hos pattedyr finnes den svovelnedbrytende biokatalysatoren primært i leveren og nyrer. Enzymet sulfittoksydase sørger for at blod oksygen kombinerer med essensiell amino syrer og andre svovelstoffer. Elektronene som frigjøres i denne prosessen brukes til å generere ATP (adenosin trifosfat) via elektrontransportkjeden. Enzymet katalyserer 10 ganger mengden av sulfitter inneholdt i en liter alkohol hver dag.
Funksjon, handling og oppgaver
Alle bruker svovelholdig proteiner og tilsetningsstoffer på en daglig basis. Sistnevnte er for eksempel inneholdt i syltede grønnsaker, grapefruktjuice, etc., og er ment å beskytte mat mot mikrobiell angrep og misfarging. I vin danner de bukettstoffer. Fordelingen av cystein alene produserer 1680 mg giftig sulfitt i kroppen hver dag, som må omdannes umiddelbart av sulfittoksydase for å forhindre skade på organer og vev. I denne prosessen fungerer enzymet sammen med andre biokatalysatorer. sulfites er giftige og kan til og med i minste mengder ødelegge vitale stoffer i kroppen og hemme nødvendige metabolske prosesser. For å gjennomføre det viktige avgiftning av celler krever sulfittoksydase sporstoffet molybden. En mangel på dette metallboksen føre til alvorlige konsekvenser. Overflødig kvikksølv nivåer i kroppen kan også hemme funksjonaliteten til sulfittoksidase.
Dannelse, forekomst, egenskaper og optimale verdier
Sulfittoksidase dannes hovedsakelig i mitokondrier, "energisentrene" til celler. Hos rotter forekommer for eksempel 80 prosent av det i leveren celle mitokondrier. I tillegg er den fremdeles sterkt tilstede i nyrecellene. Molybdenoksydet som er nødvendig for aktiviteten av sulfittoksydase, ligger i enzymets aktive sted. Som forskere nylig oppdaget, kan den erstattes av molybden trioxide nanopartikler hos pasienter med molybdenmangel. De har en lignende katalytisk effekt i kroppen som det naturlige enzymet. På denne måten kunne tidligere dødelige sykdommer som sulfocysteinuri behandles.
Sykdommer og lidelser
Mangel på sulfittoksydase kan forårsake astmatiske og til og med anafylaktiske reaksjoner hos ellers sunne mennesker ved å forårsake parasympatisk nervesystemet å påvirke mastcellene som er ansvarlige for å forårsake allergi. I tillegg kan lave nivåer av sulfittoksidase forårsake alvorlige tretthet, hodepine og lav blod sukker nivåer. Imidlertid har den genetiske mangelen på det vitale enzymet enda verre konsekvenser. Den nyfødte er født med fysiske deformiteter og psykiske retardasjon. Denne såkalte sulfittoksidase-mangel eller sulfocysteinuri forekommer som en molybden-kofaktor (MoCo) -mangel sykdom i en estimert en av 100,000 til 500,000 fødsler. Spedbarn som lider av isolert sulfittoksidase-mangel viser lignende symptomer: alvorlig encefalopati, knapt kontrollerbare anfall, spastisitet, mikrocefali, muskel slapphet og progressiv hjerne atrofi. Siden den autosomale recessive enzymmangel sykdommen ennå ikke kan behandles effektivt, dør de unge pasientene vanligvis i spedbarnsalderen: de nedbrytede svovelholdige forbindelsene forgifter nevroner og myelinskjær i det sentrale nervesystemet og akkumuleres i cellevevet. Allerede etter fødselen, problemer med matinntak og oppkast av mage innholdet oppstår. Spedbarn blir født med deformert skull (utstikkende panne, dype øyner, lange palpebrale sprekker, tykke lepper, små nese). I løpet av de første månedene av livet blir linsen i øyet forskjøvet. Cirka 75 prosent av tilfellene av sulfocysteinuri som hittil er beskrevet, skyldes MoCo-mangel: Alle tre enzymer involvert i svovelnedbrytning i kroppen, sulfittoksidase, xantinoksidase og aldehydoksydase, viser sterkt redusert aktivitet. En mutasjon i SUOX gen (kromosom 12) er skyld i den isolerte sulfittoksidase-mangelen. Den manifesterer seg i tre varianter: Type A (mutasjon i MOCS1 gen), Type B (MOCS2-gen) og Type C (MOCS3-gen). Type A-mutasjon er den vanligste. I dette tilfellet inhiberes dannelsen av forløpermolekylet cPMP. Imidlertid kan stoffet nå produseres og administreres i laboratoriet. For å forbedre overlevelsen til barnepasienten, bør mangelsykdommen diagnostiseres så snart som mulig og behandles med daglig intravenøs administrering av molybdat. Dette kan i det minste dempe ytterligere skade. Barnet får krampestillende narkotika for å motvirke anfallene. Han må også følge et lite protein kosthold. Alternativt kan MoCo-forløper Z administreres. Dette reduserer anfallene og forhindrer ytterligere hjerne skader. Medisinske forskere har store forhåpninger om å behandle den tidligere uhelbredelige sykdommen med molybden trioksid nanopartikler, som tar over rollen som sulfittoksidase i kroppen. For å finne ut om den ufødte babyen har sulfittoksydase-mangel, kan gravide få testet S-sulfocystein-nivåene i fostervann.
