La superfamiglia delle aldeidi deidrogenasi NAD(P) + -dipendenti è composta da 19 membri, che sono differenziati per la struttura, la posizione subcellulare, la specificità dei substrati e il cofattore preferenziale (Vasiliou et al., 2005). Le isoforme più importanti sono l'ALDH-1, localizzata nel citosol, e l'ALDH-2 mitocondriale, entrambe espresse in numerosi tessuti, tra cui il fegato (Alnouti et al., 2008), e l'ALDH-3 presente nel tratto gastointestinale.L'ALDH-2 (EC 1.2.1.3) è una proteina omotetramerica (Figura 8) della matrice mitocondriale, con 4 subunità identiche di 493 aminoacidi del peso di circa 54 kDa. Il tetramero è da considerare come dimero di dimeri, in quanto l'interfaccia tra due subunità e l'interfaccia tra due dimeri variano drasticamente. Ogni subunità è composta da tre domini: il dominio dell'oligomerizzazione, il dominio del coenzima e il dominio catalitico (Steinmetz et al., 1997) (Figura 8). Il sito attivo dell'enzima è diviso in due parti dall'anello nicotinamidico del NAD + . Adiacente al lato A dell'anello c'è un cluster con tre cisteine: (Cys301, Cys302 e Cys303) importanti per l'attività catalitica. Dal lato B dell'anello ci sono gli aminoacidi Thr244, Glu268 e Glu476 e una molecola di acqua "ordinata" perché legata con ponti ad idrogeno con Thr244 e Glu476.Figura 8. Particolari della struttura dell'ALDH-2, un tetrametro, un monomero e il sito attivo (modificata da Larson et al., 2005).L'enzima catalizza l'ossidazione di un'ampia varietà di substrati aldeidici sia alifatici che aromatici, formando i corrispondenti acidi carbossilici, utilizzando il NAD(P) + come cofattore accettore di elettroni (Racker, 1949). L'ALDH-2 è considerata essenziale nella detossificazione dell'acetaldeide prodotta in seguito all'ossidazione dell'etanolo. Il 40% delle popolazioni dell'Est Asiatico presenta il mutante ALDH-2*2 (Glu487Lys); questo fenotipo è caratterizzato da una minore tolleranza all'alcol a causa dell'accumulo della acetaldeide, metabolita associato a molti degli effetti dannosi dell'etanolo. Il disulfiram, noto ALDH-inibitore, è approvato in molti paesi nella terapia di gravi stati di alcolismo, perché, accentuando gli stati di malessere, ha azione deterrente (Soyka et al., 2006). Oltre alla classica azione deidrogenasica, l'ALDH-2 catalizza l'idrolisi a carico di esteri di acidi carbossilici.Il meccanismo delle attività deidrogenasica ed esterasica dell'ALDH-2 umana è stato sufficientemente caratterizzato e coinvolge un attacco nucleofilo dello ione tiolato sul carbonio carbonilico. L'ossidazione delle aldeidi (Figura 9) sembra coinvolgere in un primo momento (fase di acilazione) l'attacco nucleofilo sul substrato da parte del gruppo tiolico della cisteina 302 (Mann et al., 1999). Le cisteine vicinali (301 e 303) non sono altamente conservate e il loro ruolo non è ben definito. La cisteina centrale è posizionata per reagire in modo stereospecifico pro-R con le aldeidi generando un ossianionetioemiacetale stabilizzato da legami ad idrogeno con la catena laterale di Asn169, altamente conservata, e con il gruppo N-H ammidico della cisteina 302 stessa (Steinmetz et al., 1997). L'anione viene poi ossidato a tioestere con il concomitante trasferimento dell'idruro al cofattore NAD + , che si riduce a NADH e viene liberato perché la forma ridotta è dotata di minore affinità per l'enzima. Successivamente (fase di deacilazione) il tioestere è idrolizzato ad acido carbossilico mediante catalisi basica generale presumibilmente ad opera del Glu268, che strapperebbe un protone ad una molecola d'acqua (Mann et al., 1999). L'attività idrolitica (Figura 10) sembra coinvolgere gli stessi aminoacidi essenziali del sito attivo, ma non è strettamente necessaria la presenza del NAD + (Chen et al., 2002).La reazione inizierebbe con un attacco nucleofilo del gruppo tiolico di Cys302 sull'estere, che porta alla formazione di un tioestere e al rilascio del corrispondente alcol. La successiva idrolisi dell'intermedio tioestere sembra coinvolgere l'attivazione di una molecola di acqua da parte del Glu268 (Mann et al., 1999).Figura 10. Il meccanismo dell'idrolisi degli esteri da parte della ALDH .