酒精脱氢酶

酒精脱氢酶是一组脱氢酶，存在于许多生物体中，通过将烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)还原为NADH，促进醇和醛或酮之间的相互转化。在人类和许多其他动物中，它们有助于分解有毒的醇，并且它们还参与各种代谢物生物合成过程中有用的醛、酮或醇基团的生成。在酵母中、植物和许多细菌，一些酒精脱氢酶催化相反的反应，作为发酵的一部分，以确保NAD+的持续供应。

在人类中，ADH作为二聚体以多种形式存在，并由至少七个不同的基因编码。酒精脱氢酶有五类(IV)，但主要用于人类的肝脏形式是1类。1类由ADH1A、ADH1B和ADH1C基因编码的α、β和γ亚基组成。这种酶在肝脏和胃壁中含量很高。它催化乙醇氧化成乙醛（乙醛）：

CH3CH2OH+NAD+→CH3CHO+NADH+H+

这允许饮用酒精饮料，但其进化目的可能是分解食物中天然含有的酒精或消化道细菌产生的酒精。

另一个进化目的是将视黄醇（维生素A）（一种酒精）可逆地代谢为视黄醛（也称为视黄醛），然后不可逆地转化为视黄酸，从而调节数百个基因的表达。

酒精脱氢酶还涉及其他类型酒精的毒性：例如，它氧化甲醇以产生甲醛并最终产生甲酸。人类至少有六种略有不同的乙醇脱氢酶。每个都是二聚体（即，由两个多肽组成），每个二聚体包含两个锌离子Zn2+。其中一种离子对酶的运行至关重要：它位于催化位点，将醇的羟基固定在适当的位置。

酒精脱氢酶活性在男性和女性之间、年轻人和老年人之间以及来自世界不同地区的人群之间存在差异。例如，年轻女性无法以与年轻男性相同的速度处理酒精，因为她们的酒精脱氢酶表达不那么高，尽管中年人的情况正好相反。活性水平可能不仅取决于表达水平，还取决于人群中的等位基因多样性。

在酵母和许多细菌中，乙醇脱氢酶在发酵中发挥重要作用：糖酵解产生的丙酮酸被转化为乙醛和二氧化碳，然后乙醛被称为ADH1的乙醇脱氢酶还原为乙醇。后一步的目的是再生NAD+，以便产生能量的糖酵解可以继续进行。人类利用这个过程来生产酒精饮料，让酵母发酵各种水果或谷物。酵母可以生产和消耗自己的酒精。

酵母中的主要乙醇脱氢酶比人类的大，由四个而不是两个亚基组成。它还在其催化部位含有锌。与动物和人类的含锌酒精脱氢酶一起，来自酵母和许多细菌的这些酶形成了“长链”-酒精脱氢酶家族。

啤酒酵母还有另一种酒精脱氢酶ADH2，它是从含有ADH1基因的染色体的重复版本中进化而来的。酵母使用ADH2将乙醇转化回乙醛，并且仅在糖浓度低时才会表达。拥有这两种酶可以让酵母在糖分充足时产生酒精（然后这种酒精会杀死竞争微生物），然后在糖和竞争消失后继续酒精的氧化。

在植物中，ADH催化与酵母和细菌中相同的反应，以确保持续供应NAD+。玉米有两个版本的ADH——ADH1和ADH2，拟南芥只含有一个ADH基因。拟南芥ADH的结构相对于马肝的ADH保守了47%。然而，结构和功能上重要的残基，例如为催化和非催化锌原子提供配体的七个残基是保守的，这表明酶具有相似的结构。ADH在琼脂上生长的幼苗根部以低水平组成性表达。如果根系缺氧，ADH的表达会显着增加。它的表达也随着脱水、低温和脱落酸而增加，在果实成熟、幼苗发育和花粉发育中发挥重要作用。不同物种中ADH序列的差异已被用来创建系统发育，显示不同植物物种的亲缘关系有多密切。由于其大小方便（长度为2-3kb，约1000个核苷酸编码序列）和低拷贝数，它是一种理想的基因。

有研究表明，影响乙醇代谢的ADH变化对酒精依赖的风险有影响。xxx的影响是由于ADH1B的变化增加了酒精转化为乙醛的速率。一种这样的变体在东亚和中东的个体中最常见，另一种在非洲的个体中最常见。两种变体都降低了酗酒的风险，但尽管如此，个人仍可能成为酗酒者。研究人员已经初步检测到其他一些与酗酒有关的基因，并且知道肯定还有更多的基因有待发现。研究仍在继续，以确定基因及其对酗酒的影响。

药物依赖是与ADH相关的另一个问题，研究人员认为这可能与酗酒有关。一项特别的研究表明，药物依赖与七个ADH基因相关，然而，还需要更多的研究。酒精依赖和其他药物依赖可能有一些共同的风险因素，但由于酒精依赖通常与其他药物依赖并存，因此ADH与其他药物依赖的关联可能不是因果关系。

甲吡唑是一种竞争性抑制酒精脱氢酶的药物，可用于治疗急性甲醇或乙二醇毒性。这可以防止甲醇或乙二醇转化为其有毒代谢物（如甲酸、甲醛或乙醇酸盐）。乙醇有时也能达到同样的效果，同样是通过竞争性抑制ADH。

药物羟嗪被乙醇脱氢酶分解为其活性代谢物西替利嗪。只要空间位阻不阻止酒精到达活性部位，其他具有酒精基团的药物也可以以类似的方式代谢。