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酶活性大揭秘：醛脫氫酶在癌症發展中的角色是什麼？
醛脫氫酶（ALDH）是一組催化醛類氧化的酶，並且在許多生物過程中擔任著重要角色，特別是在癌症的發展中。科學家們已經識別出在人體基因組中有十九個ALDH基因，這些基因參與了醛類物質的去毒化過程，包括外源性和內源性醛類的降解。尤其是ALDH2和ALDH1，它們與醛類的氧化作用密不可分，並在許多組織中都具有重要的生理功能。
醛脫氫酶是負責將醛類轉化為羧酸的多態性酶，其在代謝過程中具有決定性的影響。
醛脫氫酶的結構和功能
在哺乳類中，醛脫氫酶分為三個不同的類別：第一類（低Km，胞質內）、第二類（低Km，線粒體內）及第三類（高Km，主要在腫瘤、胃部和角膜中表達）。這三個類別都有構成性及誘導性形式的存在。其中，ALDH1和ALDH2是醛類氧化最重要的酶，並且都是由54 kDa的亞單元組成的四聚體。
活性位點及機制
醛脫氫酶的活性位點在不同的酶類中基本上是保守的，雖然亞單元中的胺基酸數量可能會有所變化，但其功能基本不變。活性位點可與一個醛分子和一個NAD+或NADP+分子結合，這些分子作為輔助因子。研究顯示，活性位點中的胱氨酸和谷氨酸分子會與醛底物產生相互作用。
在這種NAD(P)+依賴的反應中，醛類物質進入酶的活性位點，並通過一系列化學反應轉化為羧酸。
這些反應的機制涉及多步驟，其中醛分子的碳氫鍵會釋放出氫質子，形成NAD(P)H，接著水分子則會進一步參與催化反應，促使產物的生成。
醛脫氫酶的缺失與病理學
ALDH2在酒精氧化的過程中扮演著關鍵角色，幫助維持血液中乙醛的低水平。當ALDH2的活性不足時，乙醛在血液中的濃度會上升，引發面部潮紅、心悸、噁心等「酒精潮紅反應」的症狀，這也被稱為「亞洲潮紅症候群」。
ALDH2的突變形式ALDH2*2在日本和台灣等地區相當普遍，並與多種癌症，包括食道癌、咽喉癌等有關。
研究表明，ALDH2的突變會導致乙醛的清除速度減慢，這可能解釋為何這些地區的酒癮發病率較低。這種現象也使得ALDH2的突變與癌症風險增加有著密切的關聯。
醛脫氫酶與其他疾病的關聯
此外，ALDH的表達與多種神經退行性疾病如帕金森氏病和阿茲海默症有關。研究發現，這些疾病患者的基因表達和酶的活性明顯降低，而這可能和毒性脂質氧化衍生的醛類物質有關。
醛脫氫酶的抑制被認為是導致帕金森病的致病機制之一，這進一步強調了該酶的生理重要性。
有研究指出，缺失ALDH的老鼠模型展示出類似於帕金森病的運動性能退化和老化相關的記憶缺陷，這些現象為理解神經病變提供了新的角度。
總結與未來展望
醛脫氫酶在生物體內扮演著無可替代的角色，其在醛類氧化及抗癌理論中正逐漸被深入探討。了解這些酶在抗癌、酒精代謝及神經退行性疾病中的重要性，可能會為未來的治療提供新思路。隨著對ALDH的研究不斷深入，我們不禁要問：這些酶究竟還能為我們揭示什麼生命的奧秘呢？
