Konvertering af kolesterol til cholestenon: Et biokemisk overblik

Konverteringen af kolesterol til cholestenon er en oxidativ proces, der foregår i bakterier, herunder bakterier i den menneskelige tarm. Denne reaktion er blevet bredt brugt i laboratorier til detektion af kolesterol og dets reaktionsprodukter.

Kolesterol og cholestenon

• De kemiske strukturer af kolesterol og cholestenon er virtuelle identiske, bortset fra at kolesterol er en alkohol (indeholder en hydroxyl, eller -OH gruppe) og cholestenon er et keton (den samme ilt er dobbelt-bundet til et kulstof og har mistet sin -H). Cholestenon siges at være en "oxideret" form af kolesterol.

Kolesterol-oxidase

• Kolesterol konverteres til cholestenon af et bakterielt protein kaldet kolesterol-oxidase. Med undtagelse af sin hydroxyl-gruppe er kolesterol hydrofob - det vil sige, som olie, blander det ikke let med vand. Af denne grund skal kolesterol-oxidase ekstrahere kolesterol fra cellemembranen, hvor det normalt er placeret.

Cholestenon-producerende bakterier

• Bakterierne, der konverterer kolesterol til cholestenon, lever i fordøjelsestrakten af de fleste pattedyr, og cholestenon findes i deres affaldsprodukter. Disse bakterier bruger kolesterol som en kulstofkilde og oxidationsreaktionen som en energikilde. Der er nogle beviser for, der antyder, at cholestenon også bruges af bakterierne som en sensor for svampe i miljøet.

Bestemmelse af kolesterolniveauer

• Forbindelsen mellem forhøjet kolesterol og koronerarteriesygdom er nu vel-etableret, og af den grund er kolesterol-oxidase blevet et vigtigt protein i kliniske og biologiske laboratorier. Oxidationsreaktionen af kolesterol producerer hydrogenperoxid udover cholestenon, og hydrogenperoxid er let detekterbar ved standard kemiske teknikker. Mængden af hydrogenperoxid produceret i en blodprøve inkuberet med kolesterol-oxidase kan bruges til at beregne det totale kolesterolniveau i blodet.

Detektion af kolesterol-oxidationsprodukter

• Oxidationen af kolesterol i det menneskelige legeme og muligvis indtagelsen af oxideret kolesterol fra dyriske fødevarer er blevet involveret i udviklingen af aterosklerose. Af denne grund har evnen til at detektere og kvantificere kolesterol-oxidationsprodukter (COPs) trukket intensiv forskningsinteresse. Oxidationsmaskineriet i pattedyrsceller producerer oxidationsprodukter forskellige fra cholestenon. Disse diverse oxidationsprodukter har stadig hydroxyl-gruppen, der skelner kolesterol fra cholestenon, og er ikke let detekterbare. Forskere og klinikere kan bruge bakteriel kolesterol-oxidase, som kan virke på disse kolesterol-derivater såvel som kolesterol, for at konvertere hydroxyl til en ketongruppe og producere hydrogenperoxid. De samme metoder, der bruges til kolesterol-detektion og kvantificering, kan så bruges til at kvantificere COPs i en prøve.

Andre anvendelser

• Kolesterol-til-cholestenon konverteringsreaktionen har også været brugt i studier af kolesterol-udarmning og som en mekanisme for insekt-skadedyr-kontrol. Da det ikke metaboliseres i den menneskelige fordøjelsestrakt, er det også blevet foreslået som et anti-obecitets-middel.