Transcript Alkohol_Dehidrogenase_Gaby_Masyitha

Alkohol Dehidrogenase
Gaby Almira
Masyitha Ambarwati
(10509028)
(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
•Dimer
•Berat molekul ~80 kDa
ADH5
• 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.
HLADH
Struktur
•Tetramer
•Berat molekul ~150 kDa
ADH pada ragi
Alkohol Dehidrogenase
Short-chain
dehydrogenase
Zincdependent
Aldo-keto
reduktase
NADdependent
Alkohol
Dehidrogenase
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
ADH BAKTERI DAN RAGI
Glucose + 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
ScADH1
• mengkode enzim yg memproduksi
etanol
• diregulasi (+) oleh glukosa
• mengkode isozim yang memproduksi
ScADH2
asetaldehid
• diregulasi (–) oleh glukosa
ScADH3
• diregulasi (–) oleh glukosa dan protein
mitokondria
ScADH4, 5, 6
• mengkode protein ScADH4, 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 manusia
2-5 gr liver
Dihomogenisasi 25mL 50mM
Natrium fosfat
(pH7,5)
Sentrifugasi
(100,000 x g)
Karakterisasi
Supernatan
Isolasi dari Ragi atau Bakteri
+ buffer pH 6,2
Sel dilarutkan dalam
buffer
+2 mM
βmercaptoethanol
+glass beads
karakterisasi
Sentrifugasi
(10,000 x g) selama ±10
menit
supernatant
ADH Assays
Efek pH
Efek Suhu
Penentuan
Parameter
Kinetik
Aplikasi
•
pembuatan alkohol
awal perkembangan
bioteknologi
fermentasi: degradasi gula
dengan produk samping
alkohol
Fermentasi awalnya banyak
dipakai untuk memproduksi
minuman beralkohol seperti
bir dan wine.
Aplikasi
•
biokatalis
enzim bersifat selektif:
kemoselektif, regioselektif, stereoselektif
Industri 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
Aplikasi
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 lisofilin
kandidat 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
Modifikasi
•
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
Aplikasi
•
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.
Daftar Pustaka
•
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.