Delta-aminolevulinic acid dehydratase (ALA-D, EC 4.2.1.24) is a sulfhydryl-containing enzyme that asymetrically condenses two molecules of delta-aminolevulinic acid (ALA), catalyzing the formation of porphobilinogen, the monopyrrole precursor of ali biological tetrapyrroles (corrins, porphyrins, chlorins). The two ALA molecules have been termed Aside ALA and P-side ALA in reference to their fates as the acetyl and propionyl halves of the product. P-side ALA binds first and forms a Schiffbase with an active-site Iysine. ALA-D is a cytosolic enzyme present in mammals, plants, fungi and bacteria. Bovine enzyme has a molecular mass of 280 000 Da and is composed of eight similar subunits of 35 000 Da, but only four of the subunits form a Schiff-base with the substrate (half-site reactivity). ALA-D from all organisms requires a bivalent metal ion for activity. Although the considerable sequence conservation among ALA-D enzyme from various organisms, there are species-dependent differences in metal ion requirements for enzyme activity. ALA-D is a zinc-dependent enzyme in animals, yeast and some bacteria. Mammalian enzyme bounds 8 zinc ions/octamer. Bovine ALA-D contains two types of Zn2+ binding sites (A and B), each at a stoichiometry of four per octamer. A-metal-ion-binding sites, with a single cysteine residue among its ligands, bind the four zinc ions essential for ALA-D activity (catalytic zinc), which plays a role in A-side ALA binding, in inter-ALA bond formation and in product binding. B-metal-ion-binding sites, with four cysteine residues among its ligands, bind zinc ions refered to as structural, which seems to be involved in the protection of sulfhydryl groups from oxidation. An A-zinc-ion-binding site has been proposed to be present at a number of four per octamer on the enzyme from plants, but has not been demonstrated yet. ALA-D from plants contains two types of magnesium binding sites: four B-metal-ion-binding sites (bind magnesium essential for ALA-D activity) and eight C-metal-ion-binding sites (bind magnesium that activates the enzyme but is not essential for activity). The cysteine-rich sequence of mammalian ALA-D that presumably corresponds to the B-metalion-binding site is replaced by an aspartate-rich sequence in plant ALA-D, probably accounting for the difference on metal-ion requirement (Mg2+ instead of Zn2+ on B-metal-ion-binding site from plant ALA-D). E. coli ALA-D binds eight Zn2+ (presumably four at A-metal-ion-binding site and four at B-metalion-binding site) and eight Mg2+ (presumably at C-metal-ion-binding site) per octamer. Due to its sulfhydrilic nature ALA-D is inhibited by heavy metals such as lead and mercury, serving as a measure of metal intoxication. In addition the inhibition of this enzyme has been implicated with pathological changes observed in some types of porphyrias, hepatorenal tyrosinemia and after lead or mercury exposure. ALA-D inhibition may impair haeme biosynthesis and leads to ALA accumulation, which besides being a potent agonist of y-aminobutiric acid autoreceptors may act as a prooxidant.A delta-aminolevulinato desidratase (ALA-D, E.C. 4.2.1.24) é uma enzima citosólica encontrada em bactérias, vegetais e animais. A reação catalisada pela ALA-D faz parte da rota de biossíntese dos compostos tetrapirrólicos (corrinas, bilinas, clorofilas e hemes). Esta enzima catalisa a condensação assimétrica de duas moléculas de ácido deltaaminolevulínico (ALA), formando porfobilinogênio. Um grupo Ɛ-amino de um resíduo de lisina presente no sítio ativo da enzima forma uma base de Schiff com a primeira molécula de substrato, a qual origina a cadeia lateral P (ácido propiônico) da molécula de porfobilinogênio. A segunda molécula de ALA originará a cadeia lateral A (ácido acético). A enzima de fígado bovino apresenta um peso molecular de 280 000 Da, sendo composta por 8 subunidades iguais, de 35 000 Da cada uma, no entanto apenas metade das subunidades parece estar envolvida na catálise. Independente da fonte, todas as enzimas ALA-D isoladas até o momento requerem um íon metálico divalente para estar ativas. Apesar do grande grau de similaridade existente entre os genes da ALA-D provenientes de diferentes organismos, a enzima requer metais diferentes para ativação, de acordo com a sua fonte (zinco para a enzima de animais, leveduras e algumas bactérias, e magnésio para a enzima de plantas). A enzima de mamíferos liga 8 íons zinco por octâmero. Foi detectada a existência de 2 sítios estruturalmente distintos para ligação do zinco na ALA-D bovina (sítios A e B). Os sítios A seriam compostos por 5 ligantes, entre eles um -SH de um resíduo de cisteína, e estariam envolvidos na ligação das 4 moléculas de zinco essenciais para a completa ativação da ALA-D (referidas como catalíticas), as quais parecem ser importantes para a união da segunda molécula de substrato, formação da primeira ligação entre as duas moléculas de ALA e união do produto. Os sítios B seriam compostos por 4 resíduos de cisteína e estariam envolvidos na união dos 4 íons zinco não essenciais (referidos como estruturais), os quais teriam a função de manter grupos -SH da enzima no estado reduzido. Tem sido proposto que o sítio A estaria presente também na ALA-D de vegetais, num número de 4 por octâmero, no entanto isto ainda não foi demonstrado. Cada octâmero da ALA-D de plantas apresentaria, ainda, 4 sítios B para união de íons magnésio essenciais e 8 sítios C para união de íons maqnesio não essenciais, cuja função é ativar a enzima. Na enzima de plantas a região que corresponde ao sítio B de união do íon metálico parece conter resíduos de aspartato ao invés dos resíduos de cisteína presentes na enzima de origem animal. Isto explicaria porque o sítio B da ALA-D de plantas liga Mg2+ ao invés de Zn2+. A ALA-D de E. Coli possui, aparentemente, 8 sítios para união de zinco (4 sítios A ou α e 4 sítios B ou β) e 8 sítios para união de magnésio (supostamente sítio C) por octâmero. Devido a sua natureza sulfidrílica a ALA-D é inibida por metais pesados, como chumbo e mercúrio, servindo como um índice para avaliar a intoxicação pelo metal. Além disso, as alterações patológicas observadas em alguns tipos de porfiria, na tirosinemia hepatorenal e após exposição a chumbo e mercúrio parecem estar relacionadas à inibição desta enzima. A inibição da ALA-D prejudica a biossíntese do heme e paralelamente provoca um acúmulo de ácido 5-aminolevulínico (seu substrato), que pode atuar como um prooxidante, além ser um potente agonista dos autoreceptores gabaérgicos.