アルコール脱水素酵素とは?わかりやすく解説してみた【ADHのアイソザイムは20種以上です】

ADH(アルコール脱水素酵素)の遺伝子型やアイソザイム

こんにちは、臨床工学技士の秋元です。

お酒(エタノール)を飲むと、胃と腸から吸収されて血液にのって肝臓へと運ばれて、肝臓で「エタノール→アセトアルデヒド→酢酸」へと代謝されていきます。

ちなみに、お酒を飲んで気分が良くなるのはエタノールの作用、顔が赤くなったり、気分が悪くなるのはアセトアルデヒドの作用です。

本記事では、エタノールからアセトアルデヒドへと代謝するADH(アルコール脱水素酵素)について、どこよりもわかりやすく、詳しく解説します。

アルコール脱水素酵素とは?わかりやすく解説してみた【ADHのアイソザイムは20種以上です】

ADHとALDHによるエタノールの代謝

お酒を飲むと、肝臓で主にADH(アルコール脱水素酵素)とALDH(アルデヒド脱水素酵素)という2つの酵素によって、酢酸という無害な物質へと代謝されます。

  • ADH(アルコール脱水素酵素)
  • ALDH(アルデヒド脱水素酵素)

本記事では、このADH(アルコール脱水素酵素)について、そのアイソザイムや遺伝子多型について詳しく解説していきます。

ちなみに、お酒のことをアルコールといったりしますが、アルコールは総称名で、厳密にはエタノールといいます。

アルコールとエタノールの違いは下記の記事で解説していますので、興味のある人はご覧ください。

アルコールとエタノールの違い【お酒】アルコールとエタノールの違いをわかりやすく解説してみた

お酒(エタノール)の代謝

ADHとALDHによるエタノールの代謝

お酒を飲むと、胃や腸から吸収されて、大部分のエタノールは肝臓で処理されます。

エタノールの代謝経路は、様々な酵素が関わっていますが、主に肝臓におけるアルコール脱水素酵素(ADH1BおよびADH1C)、アルデヒド脱水素酵素(ALDH2)による代謝が大きな比重を占めています。

とくに、ADH1B(旧名:ADH2)とALDH2の遺伝型は特に影響が強く、この遺伝子型の違いによって、お酒に強いかどうかという体質が決まります。

エタノールの代謝の詳しい説明
エタノールの約90%が細胞質のADH(アルコール脱水素酵素)により、残りが小胞体の薬物代謝酵素チトクロームP-450を中心とするミクロソームエタノール酸化酵素系(MEOS)、あるいはペルオキシソームのカタラーゼ系により、それぞれアセトアルデヒドへと代謝されます。次に、ALDHによりアセトアルデヒドは酢酸に代謝されます。最終的に酢酸は体内でクエン酸回路によって二酸化炭素と水にまで代謝され、汗、尿、呼気を通して出ていきます。

アルコール脱水素酵素とは?

 ADHはアルコール類からアルデヒドへの酸化を触媒し,エタノールのほか,メタノール,プロパノール,ブタノールなども代謝する酵素である。

引用:池島健一他,アルコール脱水素酵素・アセトアルデヒド脱水素酵素,内科 Vol.93No.6(2004)

  • アルコール脱水素酵素
    (ADH:alcohol dehydrogenase=alcohol + de + hydrogen + ase)

ADH(アルコール脱水素酵素)は、エタノールを酸化してアセトアルデヒドへと代謝する酵素です。

エタノールだけでなく、メタノール、プロパノール、ブタノールなどの代謝にも関与しています。

アルコール脱水素酵素の構造

ADH(アルコール脱水素酵素)のサブユニットの種類

ADH(アルコール脱水素酵素)は、2つのサブユニットからなる2量体の構造です。

後述しますが、ADH(アルコール脱水素酵素)は、αサブユニット、βサブユニット、γサブユニットの任意の組み合わせによる二量体、もしくはπサブユニット、χサブユニット、μサブユニット、δサブユニットのそれぞれの二量体で構成されていて、合計で20種類以上のアイソザイムがADH(アルコール脱水素酵素)には存在しています。

ようするに、ADHはαサブユニットとαサブユニットが組み合わさった形やαサブユニットとβサブユニットが組み合わさった形など、いろんな種類(アイソザイム)があるということです。

なお、αサブユニットはADH1A遺伝子に、βサブユニットはADH1B遺伝子(旧名:ADH2遺伝子)に、γサブユニットはADH1C遺伝子にコードされているといった感じです。

アイソザイムとは、同じ反応を触媒する異なる酵素型のことです。私たちの体内では、同じ名前の酵素でありながら、その分子の型が少しだけ異なる酵素があります。このような、少しだけ型が異なる酵素をアイソザイムといいます。

アイソザイムについて詳しく知りたい人は下記の記事をご覧ください。

LDHのアイソザイムアイソザイムとはなに?わかりやすく解説してみた

アルコール脱水素酵素の種類【アイソザイムは20種以上】

ADH(アルコール脱水素酵素)の遺伝子型やアイソザイム

表. ADH(アルコール脱水素酵素)の遺伝子型やアイソザイム

上の表のように、ADH(アルコール脱水素酵素)には多くのアイソザイムがあり、人間では酵素活性や構造からクラスⅠ~Ⅴの5つのクラスに分類されています。

例えば、ADH1A遺伝子はαサブユニットの設計図となっており、ADH1B*1遺伝子はβ1サブユニットの設計図となっています。そして、αサブユニットとβ1サブユニットが組み合わさったαβ1がADH(アルコール脱水素酵素)の一つの種類ということになります。

βサブユニットには、β1β2β3の3種類ありますが、これらの違いは、一塩基点変異といって、一カ所のヌクレオチドが置換することによって、サブユニットを構成するアミノ酸に違いが生じています。

このような感じで、ADH(アルコール脱水素酵素)には20種類以上のアイソザイムがあります。

アイソザイムとは、同じ化学反応を触媒しますが、酵素を構成するタンパク質の一次構造が異なる2種類以上の酵素のことです。
クラスⅤに分類されるADH5は、遺伝子はわかっていますが、生体内でアイソザイムとしていまだ同定されておらず、機能も不明となっています。

とくに、ADH1BとADH1Cには遺伝的多型(ADH1B*1やADH1B*2など)があります。

なお、飲酒したエタノールの代謝には、主にクラスⅠ、クラスⅡ、クラスⅳのADH(アルコール脱水素酵素)が関与していると考えられていますが、特にADH1B遺伝子が重要です。

ADH1Bの遺伝子多型【エタノールの代謝に特に重要】

ADH1Bの遺伝子多型とサブユニットとその違い

ADH1B(旧名:ADH2)には遺伝的多型があり、上記の3つがあります。

この遺伝子多型の違いが、エタノールに対する代謝能力の個人差ということになります。

酵素活性の違いとしては、ADH1B*2遺伝子は、ADH1B*1遺伝子に比べて、ADH(アルコール脱水素酵素)としての活性が高いです(ようするに、エタノールをアセトアルデヒドへと代謝する力が強いということです)。

ちなみに日本人は、ADH1B*1とADH1B*2のいずれか二つをもっていて、両親から一つずつもらうので、下記の3通りのケースがあります。

ADH1Bの違いによるエタノールの代謝能力の違い

ADH1B*1/*1(ADH1B*1とADH1B*1)の遺伝子を持つタイプの人は、エタノールの代謝速度が遅いため、顔が赤くなりにくく、飲みすぎた場合は翌日にお酒が残りやすいです。

逆に、ADH1B*2/*2(ADH1B*2とADH1B*2)の遺伝子を持つタイプの人は、エタノールの代謝が速いため、血中のアルコール濃度が上がりにくいため酔った気分になりにくいです。

【補足】ADH(アルコール脱水素酵素)の新名称と旧名称

ADH(アルコール脱水素酵素)の新名称と旧名称

ADH(アルコール脱水素酵素)には新名称と旧名称があるので注意しましょう。

古い文献だと、ADH2*1などと表記されていたり、あるいはクラスⅢのADH3が古い名称だとADH5となっていたり、かなりややこしくなっています。

まとめ:アルコール脱水素酵素とは?

ADHとALDHによるエタノールの代謝

ADH(アルコール脱水素酵素)とは、エタノールをアセトアルデヒドへと代謝する酵素です。

ただ、この酵素には多くのアイソザイムがあり、アイソザイムの種類によって酵素の活性に違いがあります。

ADH(アルコール脱水素酵素)の遺伝子型やアイソザイム

なお、飲酒したエタノールの代謝には、主にクラスⅠ、クラスⅡ、クラスⅳのADH(アルコール脱水素酵素)が関与していると考えられていまが、特にADH1B遺伝子が重要です。

このADH1B(旧名:ADH2)には遺伝子多型があり、下記の3つがあります。

ADH1Bの遺伝子多型とサブユニットとその違い

この遺伝子多型のうち、ADH1B*2遺伝子は酵素活性が高く(つまり、エタノールからアセトアルデヒドへの代謝能力が強い)、日本人ではこのタイプが多い(約85%)ことがわかっています。

ちなみに日本人は、ADH1B*1とADH1B*2のいずれか二つをもっていて、両親から一つずつもらうので、下記の3通りのケースがあります。

ADH1Bの違いによるエタノールの代謝能力の違い

ADH1B*1/*1(ADH1B*1とADH1B*1)の遺伝子を持つタイプの人は、エタノールの代謝速度が遅いため、顔が赤くなりにくく、飲みすぎた場合は翌日にお酒が残りやすいです。

逆に、ADH1B*2/*2(ADH1B*2とADH1B*2)の遺伝子を持つタイプの人は、エタノールの代謝が速いため、血中のアルコール濃度が上がりにくいため酔った気分になりにくいです。

 

というわけで今回は以上です。

エタノールの代謝の中心的な役割を果たしているADH(アルコール脱水素酵素)について、その酵素活性の強さやアイソザイムについて解説してみました。少しでも参考になれば幸いです。

 

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