alkohol dehidrogenase

Alkohol DehidrogenaseGaby Almira (10509028)Masyitha Ambarwati (10509085)

Definisi

• Alkohol dehidrogenase (EC 1.1.1.1)• Kelas : Oksidoreduktase• Sub kelas : Dehidrogenase• Reaksi yang dikatalisis:

CH3CH2OH + NAD+ → CH3CHO + NADH + H+

pengubahan alkohol menjadi aldehid atau keton, reaksi reversibel

Reaksi

Struktur

ADH5

HLADH

•Dimer•Berat molekul ~80 kDa

• Sisi aktif:

Zn, His-67, Cys-174, Cys-46, Ser-48, His-51, Ile-269,

Val-292, Ala-317, and Phe-319

• Zinc membentuk ikatan koordinasi dengan Cys-46,

Cys-174, and His-67

• Phe-319, Ala-317, His-51, Ile-269 and Val-292

menstabilkan NAD+ dengan membentuk ikatan

hidrogen.

Struktur

ADH pada ragi

•Tetramer•Berat molekul ~150 kDa

Alkohol Dehidrogenase

NAD-dependent Alkohol

Dehidrogenase

Zinc-dependentShort-chain

dehydrogenaseAldo-keto reduktase

Sumber

• Manusia (hati)• Bakteri• Ragi• Hewan• Tanaman

ADH Manusia

Kelas Nama Resmi Gen Nama Lama Nama Lain Urutan Protein

I ADH1A ADH1 ADH1A NM_000667 α

I ADH1B ADH2 ADH1B NM_000668 β

I ADH1C ADH3 ADH1C NM_000669 γ

II ADH4 ADH4 ADH2 NM_000670 π

III ADH5 ADH5 ADH3 NM_000671 χ

V ADH6 ADH6 ADH5 NM_000672 ADH6

IV ADH7 ADH7 ADH4 NM_000673 σ

CH3CH2OH + NAD+ → CH3CHO + NADH + H+

Mekanisme ADH pada Manusia

Pengikatan koenzim NAD+

Pengikatan substrat alkohol

Deprotonasi His-51, nikotinamid ribosa, Ser-48

Deprotonasi alkohol

H- ditransfer dari senyawa alkoksida ke NAD+→NADH

Aldehid

ADH BAKTERI DAN RAGIGlucose + 2 ADP + 2 Pi → 2 ethanol + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O

Pada bakteri dan ragi, ADH digunakan untuk proses fermentasi.Glukosa diubah menjadi piruvat (glikolisis)

Piruvat diubah menjadi asetaldehid

Asetaldehid kemudian direduksi menjadi alkohol oleh ADH.

Regulasi Gen

• mengkode enzim yg memproduksi etanol

• diregulasi (+) oleh glukosaScADH1

• mengkode isozim yang memproduksi asetaldehid

• diregulasi (–) oleh glukosaScADH2

• diregulasi (–) oleh glukosa dan protein mitokondriaScADH3

• mengkode protein ScADH4, 5, 6ScADH4, 5, 6

Substrat• ADH sangat selektif dalam pemilihan substrat.

Substrat

• ADH dari hati kuda (HLADH)

Digunakan untuk mereduksi senyawa siklik keton, 2-ketoester atau 3-ketoester.

• Thermoanaerobium bockii (TBADH)

Digunakan untuk mereduksi metil dan etil keton rantai terbuka

• Rhodococcus erythropolis (READH)

Digunakan untuk mereduksi keton dan menghasilkan (S)-alkohol

• Lactobacillus kefiri (LKADH)

Digunakan untuk mereduksi keton dan menghasilkan (R)-alkohol

Parameter Kinetik

Isolasi dari hati manusia2-5 gr liver

Dihomogenisasi 2-5mL 50mM Natrium

fosfat (pH7,5)

Sentrifugasi (100,000 x g)

Supernatan Karakterisasi

Isolasi dari Ragi atau BakteriSel dilarutkan dalam buffer

+ buffer pH 6,2+2 mM

βmercaptoethanol+glass beads

Sentrifugasi(10,000 x g)

selama ±10 menit

supernatant

karakterisasi

ADH Assays

Efek pH

Efek Suhu

Penentuan

Parameter Kinetik

Aplikasi• pembuatan alkohol

awal perkembangan bioteknologifermentasi: degradasi gula dengan produk samping alkoholFermentasi awalnya banyak dipakai untuk memproduksi minuman beralkohol seperti bir dan wine.

Aplikasi• biokatalis

enzim bersifat selektif:kemoselektif, regioselektif, stereoselektifIndustri farmasetika semakin membutuhkan senyawa yang stereospesifik untuk obat.

Contoh:obat antihipertensif, obat penyumbat kanal kalsium dan kalium, agen antiaritmik, agonis β-reseptor, obat antikolesterol, dan obat antiviral

Sintesis senyawa obat:• pentoksifilin (PTX)• propentofilin (PPT)• denbufilin (DBF)

menggunakan biokatalis:(R)-alkohol dehidrogenase dari L. kefir(S)-aromatik alkohol dehidrogenase dari Thermoanaerobium sp.(S)-alkohol dehidrogenase dari Thermoanaerobium brockii

Aplikasi

• (R)-hidroksi dari PTX ((R)-OHPTX atau lisofilinkandidat obat untuk sindrom distress pernapasan akut, luka paru-paru akut, septic shock, dan mukositis, serta efektif dalam pencegahan dan pengobatan diabetes tipe I

• ((S)-OHPTX)tidak aktif secara farmakologis.

Aplikasi

Aplikasi

Aplikasi

• Metil pikolinimidat meningkatkan aktivitas enzim hingga 19 kali lipat, dan memodifikasi sekitar 50 dari 60 gugus amino.

• Enzim yang sudah dimodifikasi memiliki 1% dari 53 kali lipat tetapan Michaelis-Menten yang lebih besar, dan turnover number yang 12-30 kali lipat lebih besar

Modifikasi

• Inhibisi produk menunjukkan bahwa reaksi yang dikatalisis oleh enzim native dan yang sudah dimodifikasi memiliki mekanisme yang sama, bi bi berurutan.

• Tahap penentu laju pada reaksi yang maju atau kebalikannya adalah penguraian kompleks enzim-koenzim. Enzim yang sudah dimodifikasi mungkin memberikan laju yang lebih besar karena kompleksnya dapat berdisosiasi lebih cepat.

Aplikasi

• Edenberg, H. J. (2007). Role of Alcohol Dehydrogenase and Aldehyde Dehydrogenase Variants. Alcohol Research & Health ,

5-13.

• Machielsen, R. (2006). Production and Characterization of a Thermostable Alcohol Dehydrogenase That Belongs to the

Aldo-Keto Reductase Superfamily. Applied and Environmental Microbiology , 233-238.

• Nie, Y., Xu, Y., Mu, X. Q., Wang, H. Y., Yang, M., & Xiao, R. (2007). Purification, Charecterization, Gene Cloning, and

Expression of a Novel Alcohol Dehydrogenase with Anti-Prelog Stereospecificity from Candida parapsilosis. Applied and

Environmental Microbiology , 3759-3764.

• Zanon, J. P. (2006). Colorimetric Assay of Ethanol Using ALcohol Dehydrogenase from Dry Baker's Yeast. Enzyme and

Microbial Technology .

• Bryce V. Pupp. Enhancement of the Activity of Horse Liver Alcohol Dehydrogenase by Modification of Amino Groups at the

Active Sites. Journal of Biological Chemistry Vol. 245 no. 7. (1969)

• Z. Liu, et al. Enzymes from Higher Eukaryotes for Industrial Biocatalysis, Food Technol. Biotechnol. 42 (4) 237–249 (2004).

• Katja Goldberg, Kirsten Schroer , Stephan Lütz, dan Andreas Liese. Biocatalytic Ketone Reduction — A Powerful Tool for The

Production of Chiral Alcohols — Part I:

• Processes With Isolated Enzymes. Appl Microbiol Biotechnol (2007) 76 : 237–248.

• Elżbieta Pękala dan Dorota Żelaszczyk. Alcohol Dehydrogenases as Tools for the Preparation of Enantiopure Metabolites of

Drugs with Methyl Alkyl Ketone Moiety. Sci Pharm. 2009; 77: 9–17.

Daftar Pustaka