Hydroksylizyna

Hydroksylizyna jest nieklasycznym aminokwasem proteinogennym. Jest włączany do odpowiedniego białka jako lizyna i hydrolizowany do hydroksylizyny w polipeptydzie przy pomocy enzymu. Jest jednym z głównych składników białek kolagenu w tkance łącznej.

Co to jest hydroksylizyna?

Hydroksylizyna jest aminokwasem proteinogennym, który jest najpierw włączany do białka jako lizyna. Dlatego jest niekanonicznym aminokwasem proteinogennym. Termin „kanoniczny” oznacza klasyczny.

Więc nie ma kodonu dla tego aminokwasu. Hydroksylizyna występuje głównie w kolagenie tkanki łącznej i glikoproteinach. Tam lizyna jest przekształcana w hydroksylizynę w procesach enzymatycznych. Tylko część lizyny jest przekształcana w hydroksylizynę. Właściwości odpowiednich kolagenów zależą od ilości hydrolizowanych reszt lizyny i proliny.

Hydroksylizynę można wyodrębnić w postaci wolnej jako chlorowodorek. Chlorowodorek hydroksylizyny to beżowy proszek o temperaturze topnienia 225 do 230 stopni. Jest to aminokwas zasadowy, który powoduje, że białka zawierające hydroksylizynę reagują zasadowo. Hydroksylizyna została odkryta przez amerykańskiego biochemika i współzałożyciela „Clinical Chemistry” Donalda Van Slyke (1883-1971).

Funkcja, efekt i zadania

Hydroksylizyna ma duże znaczenie dla budowy tkanki łącznej. Glikoproteiny zawierają również hydroksylizynę w celu utworzenia glikozydowych związków białka z resztami cukrowymi na reszcie hydroksylowej.

W kolagenie odpowiada za sieciowanie poszczególnych cząsteczek białka. Wraz z hydroksyloproliną, hydrolizowaną formą proliny, odgrywa ona również ważną rolę w budowaniu trzeciorzędowych i czwartorzędowych struktur kolagenu. Hydroksylacja lizyny jest katalizowana przez enzym hydroksylazę lizylową z udziałem kofaktorów jonów żelaza i kwasu askorbinowego (witamina C). Schemat dystrybucji hydroksylowanych reszt lizyny w kolagenie nie jest ani szczególnie sztywny, ani elastyczny. Zawsze są powtarzające się wzorce.

Jednak w białku istnieją również całe obszary, które nie zawierają żadnych hydroksylowanych reszt lizyny. Podczas gdy hydroksyprolina jest odpowiedzialna za helikalną strukturę kolagenu poprzez wiązanie trzech łańcuchów białkowych, wiązania krzyżowe między różnymi cząsteczkami białek są tworzone przez grupy hydroksylowe hydroksylizyny. Ponadto te grupy molekularne służą również jako miejsce wiązania wiązania glikozydowego z cukrem. Ogólnie zapewnia to wytrzymałość tkanki łącznej.

Jeśli w białkach występuje niedobór hydroksylizyny, nie można temu zaradzić przez dodatkowe spożycie aminokwasu. Nie ma kodonu dla wolnej hydroksylizyny, więc nie można jej włączyć do odpowiedniego białka. Wartość suplementów diety z dodatkiem hydroksylizyny jest zatem bardzo wątpliwa. Dlatego niedobór musi wynikać z niewystarczającej hydroksylacji lizyny.

Edukacja, występowanie, właściwości i optymalne wartości

Hydroksylizyna występuje tylko w kolagenie ludzkim i zwierzęcym. Istnieją również glikoproteiny, które zawierają również hydroksylizynę. Obejmuje to adiponektynę. Adiponektyna to hormon wytwarzany w tkance tłuszczowej, który ma decydujący wpływ na skuteczność działania insuliny. Hydroksylizynę wykryto również w niektórych bakteriach, takich jak Staphylococcus aureus.

Rozkład hydroksylowanej lizyny w kolagenie nie jest jednolity. Są miejsca, w których prawie zawsze występuje. Na innych obszarach hydroksylizyna prawie nigdy nie występuje. To nierównomierne rozmieszczenie determinuje strukturę kolagenu. W strukturze potrójnej helisy kolagenu hydroksylizyna zawsze znajduje się w pozycji Y powtarzającej się sekwencji Gly-X-Y. W krótkich regionach o strukturze niehelikalnej hydroksylizyna występuje również w innych miejscach.

Choroby i zaburzenia

Tkanka łączna jest całkowicie zależna od obecności hydroksylizyny. Kolagen może być stabilny i mocny tylko wtedy, gdy działają wiązania krzyżowe między cząsteczkami białka. Niedobór hydroksylizyny powoduje osłabienie tkanki łącznej.

Jeśli jest obecny tylko w bardzo małych ilościach lub wcale, odpowiadający mu organizm nie byłby zdolny do życia. Tkanka łączna nie mogła już pełnić swojej funkcji ograniczającej i podtrzymującej narządy. W rzeczywistości istnieją choroby, które można przypisać brakowi hydroksylizyny. Ponieważ ten aminokwas jest początkowo włączany jako lizyna podczas syntezy białek, nie może być pierwotnym niedoborem. Hydroksylizyna powstaje z lizyny w białku kolagenu za pomocą lizylohydroksylaz. Niedobór hydroksylizyny może wynikać jedynie z defektu tego enzymu lub jego niewystarczającej funkcji.

Istnieje grupa heterogenicznych wrodzonych wad tkanki łącznej, zwana zespołem Ehlersa-Danlosa. Za ten obraz kliniczny może odpowiadać szereg mutacji. Między innymi hydroksylaza lizylowa może być również wadliwa, tak że zbyt mało lizyny jest hydroksylowane. Zespół Ehlersa-Danlosa objawia się nadmierną rozciągliwością skóry i nadmierną ruchomością stawów. Dotyczy to również narządów wewnętrznych, naczyń krwionośnych, ścięgien, więzadeł i mięśni. Rokowanie zależy od ciężkości wady. Jeśli chodzi o statki, należy spodziewać się niekorzystnego kursu. Całkowite uszkodzenie enzymu hydroksylazy lizylowej jest niezgodne z życiem i dlatego nie jest obserwowane.

Ale nawet przy nienaruszonym enzymie tkanka łączna może być słaba ze względu na jej niską aktywność. Hydroksylaza lizylowa wymaga jonów żelaza i kwasu askorbinowego (witaminy C) jako kofaktorów. Jeśli na przykład brakuje witaminy C, pojawia się tak zwany szkorbut. Szkorbut to nabyta choroba tkanki łącznej spowodowana brakiem grup hydroksylowych na resztach proliny i lizyny kolagenu. Przyczyną jest niska aktywność hydroksylazy prolinowej i hydroksylazy lizynowej na skutek niedoboru kwasu askorbinowego.