Biokatalysatorn Sulfitoxidas orsakar omvandling av giftiga svavelföreningar från nedbrytningen av aminosyror till icke-toxiska sulfater.
Det är viktigt och förekommer därför i alla organismer. Om dess funktion störs av en genetisk defekt uppstår sulfitoxidasbrist. För högt sulfitinnehåll i blodet kan också ha negativa effekter hos annars friska patienter.
Vad är sulfitoxidas?
Sulfitoxidas (gennamn: SUOX) är namnet på ett enzym som innehåller molybden och består av 466 aminosyror. Det tillhör familjen xantindhydrogenaser och förekommer i nästan alla organismer. Den innehåller molybden, ett viktigt spårelement, i centrum.
Metallen förekommer där i dess biotillgängliga form som en molybdatanjon. Sulfitoxidaset använder det som en kofaktor (molybdat-molybdopterinförening). Enzymet omvandlar de svavelhaltiga aminosyrorna metionin, cystein, etc., som intas genom mat, till ofarliga svavelsalter (sulfater), som sedan utsöndras i urinen. Hos däggdjur förekommer den svavelnedbrytande biokatalysatorn främst i levern och njurarna. Enzymet sulfitoxidas säkerställer att blodets syre kombineras med de essentiella aminosyrorna och andra svavelämnen.
Elektronerna som frigörs i processen används för att producera ATP (adenosintrifosfat) via elektrontransportkedjan. Enzymet katalyserar 10 gånger mängden sulfiter som finns i en liter alkohol varje dag.
Funktion, effekt och uppgifter
Alla konsumerar svavelhaltiga proteiner och livsmedelstillsatser dagligen. De senare finns till exempel i inlagda grönsaker, grapefruktjuice, etc. och är avsedda att skydda maten från mikrobbesmältning och missfärgning. De bildar bukettämnen i vin.
Nedbrytningen av cystein enbart resulterar i 1680 mg giftig sulfit i kroppen varje dag, som måste omvandlas omedelbart av sulfitoxidas, så att organ och vävnader inte skadas. Enzymet fungerar tillsammans med andra biokatalysatorer. Sulfiter är giftiga och kan förstöra vitala ämnen i kroppen och hämma de nödvändiga metaboliska processerna även i de minsta mängderna. För att kunna utföra den viktiga avgiftningen av cellerna behöver sulfitoxidas spårelementet molybden.
En brist på denna metall kan leda till allvarliga konsekvenser. En för hög nivå av kvicksilver i kroppen kan också hämma funktionaliteten hos sulfitoxidas.
Utbildning, förekomst, egenskaper och optimala värden
Sulfitoxidas framställs huvudsakligen i mitokondrierna, cellernas "energicenter". Hos råttor förekommer till exempel 80 procent av det i levercellens mitokondrier. Dessutom är det fortfarande starkt representerat i cellerna i njurarna.
Molybdenoxiden som erfordras för aktiviteten av sulfitoxidas är belägen i enzymets aktiva centrum. Som forskare nyligen upptäckte kan molybdentrioxid-nanopartiklar ersätta den hos patienter med molybdenbrist. De har en liknande katalytisk effekt i kroppen som det naturliga enzymet. På detta sätt kan tidigare dödliga sjukdomar såsom sulfocysteinuri behandlas.
Sjukdomar och störningar
En brist på sulfitoxidas kan orsaka astmatiska och till och med anafylaktiska reaktioner hos annars friska människor, eftersom det parasympatiska nervsystemet påverkar mastcellerna som är ansvariga för utvecklingen av allergier.
Om sulfitoxidasnivån är för låg kan den dessutom leda till svår trötthet, huvudvärk och låga blodsockernivåer. Men den genetiska bristen i det vitala enzymet har ännu värre konsekvenser. Den nyfödda är född med fysiska deformiteter och mentala funktionsnedsättningar. Denna så kallade sulfitoxidasbrist eller sulfocysteinuri uppstår som en molybden cofactor (MoCo) bristsjukdom i uppskattningsvis 100 000 till 500 000 födslar. Spädbarn som lider av en isolerad sulfitoxidasdefekt visar liknande symtom: svår encefalopati, knappt kontrollerbara kramper, spasticitet, mikrocefali, muskelavslappning och progressiv hjärnatrofi.
Eftersom den autosomala recessiva ärvda enzymbristsjukdomen för närvarande inte kan behandlas effektivt, dör de små patienterna vanligtvis i barndomen: De svavelhaltiga föreningarna som inte bryts ned förgiftar nervceller och myelinhöljen i centrala nervsystemet och samlas i cellvävnad. Redan efter födseln finns det problem med att äta och kräkta maginnehållet. Spädbarn föddes med en deformerad skalle (utskjutande panna, djupa ögon, alltför långa ögonlock, tjocka läppar, liten näsa). Under de första månaderna av livet förändras linsen i ögat.
Cirka 75 procent av de fall hittills beskrivna sulfocysteinuri beror på en MoCo-brist: Alla tre enzymer som är involverade i nedbrytningen av svavel i kroppen, sulfitoxidas, xantinoxidas och aldehydoxidas, visar en kraftigt reducerad aktivitet. En mutation i SUOX-genen (kromosom 12) är skylden för den isolerade sulfitoxidasbristen. Det förekommer i tre varianter: typ A (mutation i MOCS1-genen), typ B (MOCS2-gen) och typ C (MOCS3-gen). Typ A-mutationen är den vanligaste. Bildningen av prekursormolekylen cPMP hämmas. Men ämnet kan nu tillverkas och administreras på laboratoriet.För att förbättra barnpatientens överlevnad bör bristsjukdomen diagnostiseras så snart som möjligt och behandlas med dagliga intravenösa administreringar av molybdat.
På detta sätt kan åtminstone ytterligare skador inneslutas. Barnet ges krampläkemedel mot anfallen. De måste också ha en lågproteindiet. Alternativt kan MoCo-prekursor Z också administreras. Det minskar anfall och förhindrar ytterligare hjärnskador. Medicin har stora förhoppningar för behandling av den tidigare obotliga sjukdomen med molybdentrioxid-nanopartiklar, som tar rollen som sulfitoxidas i kroppen. För att ta reda på om det ofödda barnet har en sulfitoxidasbrist kan den gravida kvinnan kontrollera sin S-sulfocysteinnivå i fostervattenvätskan.
