Lysyylihydroksylaasit

Lysyylihydroksylaasit edustavat ryhmää entsyymejä, jotka vastaavat lysiinitähteiden hydroksylaatiosta proteiineissa. Joten ne vaikuttavat pääasiassa sidekudoksen rakenteeseen. Lysyylihydroksylaasien toiminnan häiriöt ilmenevät sellaisissa sairauksissa kuten skurbuuri tai perinnöllinen Ehlers-Danlos-oireyhtymä.

Mitä lysyylihydroksylaasit ovat?

Lysyylihydroksylaasit ovat entsyymejä, joiden tehtävänä on katalysoida aminohapon lysiinin translaation jälkeistä modifikaatiota sisällyttämällä hydroksyyliryhmä hydroksyylilysiiniin. Tämä vahvistaa sidekudosta, koska sen proteiiniketjuille annetaan mahdollisuus verkostoitua edelleen hydroksyyliryhmien kautta.

Ihmisen lysyylihydroksylaasi koostuu 727 aminohaposta. Lysyylihydroksylaasit kuuluvat myös hydroksylaasien ryhmään, ts. Entsyymit, jotka yleensä katalysoivat hydroksyyliryhmien liittymistä molekyyleihin. Lysyylihydroksylaasien lisäksi hydroksylaaseihin tai oksidoreduktaaseihin sisältyy myös prolyylihydroksylaaseja, fenyylialaniinihydroksylaasia, tyrosiinihydroksylaasia tai tryptofaanihydroksylaasia. Erityisesti yhdessä prolyylihydroksylaasien kanssa lysyylihydroksylaaseilla on tärkeä rooli sidekudoksen toiminnassa. Molemmat entsyymiryhmät tarvitsevat koentsyymi C-vitamiinia toimintoonsa.

Toiminto, vaikutukset ja tehtävät

Lysyylihydroksylaasien tehtävä koostuu yksinomaan katalysoimalla hydroksyyliryhmien liittymistä lysiinitähteisiin proteiinissa. Translaation jälkeisen modifikaation aikana aminohappo hydroksyyliamiini muodostuu lysiinistä.

Vaikka hydroksyyliamiini on myös vapaa, sitä ei voida sisällyttää proteiiniin tässä muodossa. Translaation jälkeinen modifikaatio tarkoittaa siis tämän aminohapon seuraavaa konversiota proteiinin muodostumisen jälkeen. Kun vetyatomi vaihdetaan hydroksyyliryhmään, tässä vaiheessa proteiiniin rakennetaan funktionaalinen ryhmä, joka voi suorittaa siltatoimintoja. Hydroksyyliryhmän avulla eri proteiiniketjut voivat yhdistyä toisiinsa. Lisäksi sokerimolekyylit voivat sitoutua tähän funktionaaliseen ryhmään. Molemmat reaktiot ovat erittäin tärkeitä muun muassa sidekudoksen kehityksessä.

Sidekudos sulkee organismin ja sisäelimet. Sen on oltava kiinteä ja kireä, jotta pystytään erottelemaan toiminnallisesti eri elimet. Tämän takaa sidekudoksen proteiinit, jotka sisältävät korkean prosentuaalisen määrän aminohappoja lysiiniä ja proliinia.Tätä tarkoitusta varten molemmat aminohapot modifioidaan myöhemmin osittain niiden sisällyttämisen jälkeen proteiiniin lisäämällä hydroksyyliryhmä. Kuten jo mainittiin, proliinilla tätä reaktiota katalysoivat prolyylihydroksylaasit ja lysiinin kanssa lysyylihydroksylaasit. Proteiinin muodostumisen jälkeen nämä modifikaatioreaktiot luovat proteiiniketjujen verkon, jotka edustavat tiukkaa sidekudosta.

Ilman molempien entsyymien toimintaa funktionaalisen sidekudoksen kehittäminen ei olisi mahdollista. Kuitenkin, molemmat entsyymit toimivat vain koentsyymin askorbiinihapon, ts. C-vitamiinin avulla. Mutaation tai C-vitamiinin puuttumisen kautta rakenteellisesti muutetuilla entsyymeillä tämä voi johtaa sidekudoksen rakenteen häiriöihin ja siten vakaviin sairauksiin.

Koulutus, esiintyminen, ominaisuudet ja optimaaliset arvot

PLOD1-geeni on vastuussa ihmisen lysyylihydroksylaasin koodaamisesta. Nimi PLOD1 on johdettu lysyylihydroksylaasin nimestä "Prokollagen-Lysin, 2-Oxoglutarat-5-Dioxygenase 1". Tämä geeni sijaitsee kromosomissa 1. Koska uutta sidekudosta tuotetaan jatkuvasti, on myös pysyvä tarve lysyylihydroksylaasien tuottamiseksi. Tämän geenin mutaatiolla voi siksi olla erittäin vakavia seurauksia organismin terveydelle.

Sairaudet ja häiriöt

Lysyylihydroksylaasien toiminnan häiriöillä on erityisen tärkeä merkitys skorbuutissa ja Ehlers-Danlosin oireyhtymässä. Kurvitsat tunnetaan muinaisena merenkulkutaudina, jonka aiheuttaa C-vitamiini. C-vitamiini, joka tunnetaan myös nimellä askorbiinihappo, toimii lysyylihydroksylaasien ja prolyylihydroksylaasien koentsyyminä. Jos sitä puuttuu, sidekudosproteiinin aminohappoja lysiiniä ja proliinia ei voida enää hydroksyloida.

Koska sidekudosproteiineja kertyy ja hajoaa jatkuvasti, proteiiniketjut ovat yhä vähemmän kykeneviä verkostoitumaan vitamiinivajeen aikana. Sidekudos löystyy ja ei enää pysty toimimaan kunnolla. Esiintyy erilaisia ​​oireita, mukaan lukien yleinen uupumus, alttius infektioille, ikenien verenvuoto, hampaan menetys, haavojen heikko paraneminen, vakavat iho-ongelmat, lihasten hukka ja monet muut terveyshaitat. Skorvikki voi lopulta johtaa kuolemaan yleisen sydämen vajaatoiminnan tai vakavien infektioiden seurauksena. Muinaiset merenkulkijat kärsivät erityisesti siitä, että he eivät saaneet tarpeeksi C-vitamiinia pitkien merimatkojen aikana.

On osoitettu, että tauti paranee heti, kun annetaan tiettyjä ruokia, kuten hapankaalia. Vasta myöhemmin todettiin, että taudin syy oli C-vitamiinin puute. Merenkulkijan taudin puhkeaminen estettiin myöhemmin ruokitsemalla merenkulkijoita hapankaali. Toinen sairaus, jonka voidaan vain osittain katsoa johtuvan ihmisen lysyylihydroksylaasin puutteesta, on Ehlers-Danlosin oireyhtymä. Ehlers-Danlosin oireyhtymä on kollektiivinen termi monille perinnöllisille sidekudossairauksille, joilla on eri syyt. Tälle oireyhtymälle on ominaista vakava sidekudoksen heikkous.

Iho on ylikuormitettavissa ja nivelet ovat liikuteltavissa. Geneettisesti muunnettu lysyylihydroksylaasi laukaisee tyypin VI Ehlers-Danlos-oireyhtymän. Mutatoitu geeni, nimeltään PLOD1, joka sijaitsee kromosomissa 1, on vastuussa tästä. Tästä muodostettu viallinen entsyymi ei enää ole täysin toiminnallinen ja voi katalysoida vain riittämättömästi lysiinin hydroksylaatioreaktioita. Heikolla sidekudoksella kehittyy tunnettuja oireita sekä silmien ja sisäelinten lisää osallistumista. Tyypin VI Ehlers-Danlos-oireyhtymä voi olla periytyvä autosomaalisena taantuneena piirteenä.