肝臓アルコールデヒドロゲナーゼによって触媒されたメタノールとホルムアルデヒドの相互変換とホルムアルデヒド酸化の速度論とメカニズム

アクティブサイトにおける疎水性相互作用が基質結合に基本的な役割を果たすことが示されています。水素化物の移動には適切な分子配向が必要です（Dalziel and Dickinson、1967）。メタノールの場合、疎水性鎖が不足しているため、この結合は好ましくありません。酵素 - コエンザイム - 副基地複合体では、基質の小さなメチル基が固定位置に保持されておらず、水素化物移動速度が低くなります。NAD+の酵素への結合は、メタノールの結合に有意な効果を示さず、メタノールもNAD+結合に影響しません。LADHの存在下では、メタノールはNAD+によってホルムアルデヒドに酸化されますが、ホルムアルデヒドはNAD+によって酸化してイオンを形成するか、NADHによってメタノールに還元することができます。これらの反応は、急速な平衡ランダムメカニズムに従います。これら3つの反応の中で、ホルムアルデヒドの減少が最も急速です。ホルムアルデヒドの酸化速度は、メタノールの酸化よりも速いです。これらの非疎水性基質を用いた我々の研究は、亜鉛結合水の生体無機活性化とエタノールの生体無機酸化との間の重要なブリッジを提供します。さらに、基質鎖の長さの小さな変化に非常に敏感な酵素システムに関する洞察を提供し、基質疎水性の適度な変化の結果を拡大することができます。

It has been shown that the hydrophobic interaction in the active-site plays a fundamental role in substrate binding. Proper molecular orientation is required for hydride transfer (Dalziel and Dickinson, 1967). For methanol, the binding is unfavored due to the lack of a hydrophobic chain. In the enzyme-coenzyme-substrate complex, the small methyl group of the substrate is not held in a fixed position, resulting in a low hydride transfer rate. The binding of NAD+ to the enzyme does not exhibit a significant effect on the binding of methanol, nor does methanol affect NAD+ binding. In the presence of LADH, methanol is oxidized by NAD+ to formaldehyde, while formaldehyde can be oxidized by NAD+ to formate ion or reduced by NADH to methanol. These reactions follow a rapid equilibrium random mechanism. Among these three reactions, the reduction of formaldehyde is the most rapid. The rate of formaldehyde oxidation is faster than the oxidation of methanol. Our study with these non-hydrophobic substrates provides an important bridge between the bioinorganic activation of zinc-bound water and the bioorganic oxidation of ethanol. Furthermore, it furnishes some insight into an enzymatic system that is so highly sensitive to small changes in substrate chain length that it can magnify the consequence of a modest change in substrate hydrophobicity.