Lysylhydroxylaser

Lysylhydroxylaser repræsenterer en gruppe enzymer, der er ansvarlige for hydroxyleringen af ​​lysinrester i proteiner. Så de bidrager hovedsageligt til bindevævets struktur. Forstyrrelser i funktionen af ​​lysylhydroxylaser udtrykkes i sygdomme såsom skørbug eller det arvelige Ehlers-Danlos syndrom.

Hvad er lysylhydroxylaser?

Lysylhydroxylaser er enzymer, hvis opgave det er at katalysere den post-translationelle modifikation af aminosyrelysinet ved at inkorporere en hydroxylgruppe i hydroxyllysin. Dette styrker bindevævet, fordi dets proteinkæder får muligheden for at samarbejde videre via hydroxylgrupperne.

Den humane lysylhydroxylase består af 727 aminosyrer. Lysylhydroxylaserne hører også til gruppen af ​​hydroxylaser, dvs. enzymer, der generelt katalyserer inkorporering af hydroxylgrupper i molekyler. Foruden lysylhydroxylaser inkluderer hydroxylaser eller oxidoreduktaser også prolylhydroxylaser, phenylalaninhydroxylase, tyrosinhydroxylase eller tryptophanhydroxylase. Især sammen med prolylhydroxylaser spiller lysylhydroxylaser en vigtig rolle i forbindelsesvævets funktion. Begge enzymgrupper kræver co-enzym C-vitamin for deres funktion.

Funktion, effekt og opgaver

Funktionen af ​​lysylhydroxylaserne består udelukkende af at katalysere inkorporering af hydroxylgrupper i lysinrester i et protein. I løbet af en post-translationel modifikation dannes aminosyren hydroxylamin ud fra lysin.

Selvom hydroxylamin også er fri, kan det ikke inkorporeres i protein i denne form. Post-translationel modifikation betyder derfor den efterfølgende omdannelse af denne aminosyre, efter at proteinet er blevet opbygget. Når et hydrogenatom udveksles med hydroxylgruppen, er en funktionel gruppe, der kan udføre brofunktioner, indbygget i proteinet på dette tidspunkt. Ved hjælp af hydroxylgruppen kan forskellige proteinkæder forbinde hinanden. Yderligere kan sukkermolekyler binde til denne funktionelle gruppe. Begge reaktioner er meget vigtige, blandt andet i udviklingen af ​​bindevæv.

Bindevevet omslutter organismen og de indre organer. Det skal være fast og stramt for at kunne skelne mellem de funktionelt forskellige organer. Dette sikres af proteinerne i bindevævet, som indeholder en høj procentdel af aminosyrerne lysin og prolin.Til dette formål modificeres begge aminosyrer efterfølgende delvist efter deres inkorporering i proteinet ved tilsætning af en hydroxylgruppe. Som allerede nævnt katalyseres denne reaktion med prolin med prolylhydroxylaser og med lysin med lysylhydroxylaser. Efter proteindannelse skaber disse modificeringsreaktioner et netværk af proteinkæder, der repræsenterer tæt bindevæv.

Uden funktionen af ​​begge enzymer ville udviklingen af ​​funktionelt bindevæv overhovedet ikke være muligt. Begge enzymer fungerer imidlertid kun ved hjælp af coenzymcorbinsyre, dvs. vitamin C. Med strukturelt ændrede enzymer gennem mutation eller mangel på C-vitamin kan dette føre til forstyrrelser i bindevævets struktur og dermed til alvorlige sygdomme.

Uddannelse, forekomst, egenskaber & optimale værdier

PLOD1-genet er ansvarligt for kodning af human lysylhydroxylase. Navnet PLOD1 er afledt af navnet på lysylhydroxylase "procollagenlysin, 2-oxoglutarat-5-dioxygenase 1". Dette gen er lokaliseret på kromosom 1. Da der konstant produceres nyt bindevæv, er der også et permanent behov for produktion af lysylhydroxylaser. En mutation af dette gen kan derfor have meget alvorlige konsekvenser for organismenes helbred.

Sygdomme og lidelser

Forstyrrelser i lysylhydroxylasernes funktion spiller en særlig vigtig rolle i skørbug og Ehlers-Danlos syndrom. Skørbug er kendt som en gammel søfaresygdom, der er forårsaget af mangel på C-vitamin. C-vitamin, også kendt som ascorbinsyre, fungerer som et coenzym af lysylhydroxylaser og prolylhydroxylaser. Hvis det mangler, kan aminosyrerne lysin og prolin i bindevævsprotein ikke længere hydroxyleres.

Da der er en konstant opbygning og nedbrydning af bindevævsproteiner, er proteinkæderne mindre og mindre i stand til at netværke i perioden med vitaminmangel. Bindevevet bliver slapt og kan ikke længere udføre sin funktion korrekt. En række forskellige symptomer forekommer, herunder generel udmattelse, modtagelighed for infektion, blødende tandkød, tandtab, dårlig heling af sår, alvorlige hudproblemer, muskelspild og mange andre sundhedsmæssige svækkelser. Skørbug kan i sidste ende føre til død af generel hjertesvigt eller alvorlige infektioner. De gamle søfarende blev især ramt, fordi de ikke kunne få nok C-vitamin i de lange rejser til søs.

Det har vist sig, at sygdommen øjeblikkeligt heles, når der gives visse fødevarer, såsom surkål. Det blev først senere erkendt, at årsagen til sygdommen var en C-vitaminmangel. Udbruddet af søfarendes sygdom skørbug blev senere forhindret ved at fodre søfarerne med surkål. En anden sygdom, som kun delvist kan tilskrives en defekt i human lysylhydroxylase, er Ehlers-Danlos syndrom. Ehlers-Danlos-syndromet er en samlebetegnelse for forskellige arvelige bindevævssygdomme med forskellige årsager. Dette syndrom er kendetegnet ved svær bindevevssvaghed.

Huden er strækbar og ledene er overbevægelige. En genetisk modificeret lysylhydroxylase udløser Ehlers-Danlos syndrom type VI. Et muteret gen kaldet PLOD1, som er placeret på kromosom 1, er ansvarlig for dette. Det defekte enzym, der dannes af dette, er ikke længere fuldt funktionsdygtigt og kan kun utilstrækkeligt katalysere hydroxyleringsreaktioner på lysin. Et svagt bindevæv udvikler sig med de kendte symptomer samt yderligere involvering af øjne og indre organer. Type VI Ehlers-Danlos syndrom kan nedarves som en autosomal recessiv egenskab.