Hydroxylysin

Hydroxylysin je netradiční proteinogenní aminokyselina. Je začleněn do odpovídajícího proteinu jako lysin a hydrolyzován na hydroxylysin v polypeptidu pomocí enzymu. Je to jedna z hlavních složek kolagenových proteinů v pojivové tkáni.

Co je to Hydroxylysine?

Hydroxylysin je proteinogenní aminokyselina, která je nejprve začleněna do proteinu jako lysin. Proto je to kanonická proteinogenní aminokyselina. Termín “kanonický” znamená klasický.

Takže pro tuto aminokyselinu neexistuje kodon. Hydroxylysin se vyskytuje hlavně v pojivovém tkáni kolagenu a v glykoproteinech. Tam je lysin přeměňován na hydroxylysin enzymatickými procesy. Pouze část lysinu se přemění na hydroxylysin. Vlastnosti příslušných kolagenu závisí na množství hydrolyzovaných zbytků lysinu a prolinu.

Hydroxylysin může být izolován ve volné formě jako hydrochlorid. Hydrochlorid hydroxylysinu je béžový prášek s teplotou tání 225 až 230 stupňů. Je to bazická aminokyselina, která také způsobuje, že proteiny obsahující hydroxylysin reagují zásaditě. Hydroxylysin objevil americký biochemik a spoluzakladatel "Clinical Chemistry" Donald Van Slyke (1883-1971).

Funkce, efekt a úkoly

Hydroxylysin má velký význam pro strukturu pojivové tkáně. Glykoproteiny také obsahují hydroxylysin, aby vytvořily glykosidické sloučeniny proteinu se zbytky cukru na hydroxylovém zbytku.

V kolagenu je zodpovědný za zesítění jednotlivých proteinových molekul. Spolu s hydroxylprolinem, hydrolyzovanou formou prolinu, napomáhá také při budování terciárních a kvartérních struktur kolagenu. Hydroxylace lysinu je katalyzována enzymem lysylhydroxyláza za účasti iontů železa kofaktorů a kyseliny askorbové (vitamin C). Distribuční vzorec hydroxylovaných lysinových zbytků v kolagenu není ani příliš tuhý, ani flexibilní. Vždy existují opakující se vzorce.

V proteinu jsou však také celé oblasti, které neobsahují žádné hydroxylované zbytky lysinu. Zatímco hydroxyprolin je zodpovědný za spirálovou strukturu kolagenu prostřednictvím vazby tří proteinových řetězců, křížové vazby mezi různými proteinovými molekulami jsou vytvářeny prostřednictvím hydroxylových skupin hydroxylysinu. Kromě toho tyto molekulární skupiny také slouží jako vazebné místo pro glykosidickou vazbu s cukrem. Celkově to zajišťuje sílu pojivové tkáně.

Pokud je v proteinech nedostatek hydroxylysinu, nelze to napravit dodatečným příjmem aminokyseliny. Neexistuje žádný kodon pro volný hydroxylysin, takže nemůže být inkorporován do odpovídajícího proteinu. Hodnota doplňků stravy s přidaným hydroxylysinem je proto velmi sporná. Proto musí být nedostatek způsoben nedostatečnou hydroxylací lysinu.

Vzdělávání, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty

Hydroxylysin se vyskytuje pouze v lidském a zvířecím kolagenu. Existují také některé glykoproteiny, které také obsahují hydroxylysin. To zahrnuje adiponektin. Adiponectin je hormon produkovaný v tukové tkáni a má rozhodující vliv na účinnost inzulínu. Hydroxylysin byl také detekován u některých bakterií, jako je Staphylococcus aureus.

Distribuce hydroxylovaného lysinu není v kolagenu rovnoměrná. Existují místa, kde je téměř vždy nalezena. V jiných oblastech se hydroxylysin téměř nikdy nenachází. Tato nerovnoměrná distribuce určuje strukturu kolagenu. Ve struktuře trojité šroubovice kolagenu je hydroxylysin vždy umístěn v poloze Y opakující se sekvence Gly-X-Y. V krátkých oblastech s nesilikální strukturou se hydroxylysin vyskytuje i na jiných místech.

Nemoci a poruchy

Pojivová tkáň je absolutně závislá na přítomnosti hydroxylysinu. Kolagen může být stabilní a pevný, pouze pokud budou fungovat vazby mezi molekulami proteinu. Nedostatek hydroxylysinu způsobuje slabost pojivové tkáně.

Pokud je přítomen pouze v extrémně malých množstvích nebo vůbec, odpovídající organismus by nebyl životaschopný. Pojivová tkáň již nemohla plnit svůj úkol omezující a podpůrné tkáně orgánů. Ve skutečnosti existují choroby, které lze vysledovat až k nedostatku hydroxylysinu. Protože tato aminokyselina je původně inkorporována jako lysin během syntézy proteinu, nemůže to být primární deficit. Hydroxylysin je tvořen z lysinu uvnitř kolagenového proteinu pomocí lysylhydroxyláz. Nedostatek hydroxylysinu může být způsoben pouze vadou tohoto enzymu nebo jeho nedostatečnou funkcí.

Existuje skupina heterogenních vrozených slabostí pojivové tkáně, která se nazývá Ehlers-Danlosův syndrom. Za tento klinický obraz může být odpovědná řada mutací. Mimo jiné může být lysylhydroxyláza rovněž vadná, takže je příliš málo lysinu hydroxylováno. Ehlers-Danlosův syndrom se projevuje přetížením kůže a nadměrnou pohyblivostí kloubů. Ovlivněny jsou také vnitřní orgány, krevní cévy, šlachy, vazy a svaly. Prognóza závisí na závažnosti vady. Pokud se jedná o plavidla, lze očekávat nepříznivý průběh. Úplné selhání enzymu lysylhydroxylázy je neslučitelné s životem, a proto není pozorováno.

Ale i při neporušeném enzymu může kvůli nízké aktivitě existovat slabá pojivová tkáň. Lysylhydroxyláza vyžaduje ionty železa a kyselinu askorbovou (vitamin C) jako kofaktory. Pokud například chybí vitamin C, dochází k tzv. Kurděje. Scurvy je získané onemocnění pojivové tkáně způsobené nedostatkem hydroxylových skupin na zbytcích prolinu a lysinu kolagenu. Příčinou je nízká aktivita prolinové hydroxylázy a lysinové hydroxylázy v důsledku nedostatku kyseliny askorbové.