Desmosin

Desmosin är en proteinogen aminosyra. Tillsammans med andra aminosyror bildar den fiber och strukturella proteinelastin. Med mutationer i ELN-genen störs strukturen hos elastinet.

Vad är desmosin?

Aminosyror är en viktig del av den mänskliga organismen. De är en klass av organiska föreningar som bildas från minst en karboxigrupp och en aminogrupp. Aminosyror är därför både karboxylsyror och aminer.

Beroende på deras position i förhållande till karboxigruppen kan aminosyror tilldelas olika grupper. Aminosyror med en terminal karboxigrupp kallas geminal eller a och räknar bland a-aminosyrorna. Dessa aminosyror är element i proteiner. Den mänskliga kroppen har mer än 20 proteinogena aminosyror och 400 icke-proteogena aminosyror. D-aminosyrorna är en speciell grupp. En av de mer än 20 proteinogena aminosyrorna är desmosin, som tillsammans med det likadant byggda isodesmosinet bildar fiberproteinet elastin.

Elastinet och dess lösliga föregångare tropoelastin tillhör de strukturella proteinerna och bidrar till utformningen och bibehållandet av anatomiska strukturer. Elastin spelar en speciell roll i förmågan hos stora blodkärl att sträcka, till exempel aorta.

Funktion, effekt och uppgifter

Desmosin är formellt en fyrdubblad aminosyra. Den har en pyridiniumring i mitten. Pyridine är en kemisk förening med den empiriska formeln C5H5N, som kan tilldelas de heterocykliska modersystemen och bildar den enklaste azinen i form av en sex-ledad ring med en kväveatom och fem kolatomer.

Tack vare sin centrala pyridiniumring kan desmosin nätverka de enskilda proteinsträngarna i fiberproteinelastinet. Elastins sammansättning liknar kollagen. Istället för hydroxylysin har emellertid elastin en betydande andel valin. Lysinrester oxideras till allysin med enzymet lysyloxidas. Tre allysiner och ett lysin bildar i sin tur ett desmosin i form av en ring. Denna form spelar en viktig roll i elasticiteten hos en hel elastinmolekyl.

Som ett proteinnätverk består elastin av desmosinbundna enheter och är elastiskt töjbart. Lungorna såväl som huden och blodkärlen är beroende av elastin och dess komponent desmosin, eftersom detta är det enda sättet de får sin betydande elasticitet. Desmosin lyser blått under UV-ljus och ger elastin sin gula färg, dess olöslighet i vatten, värmestabilitet och motståndskraft mot alkalier och proteaser.

Utbildning, förekomst, egenskaper och optimala värden

Bildningen av desmosin är också känd som desmosinbiosyntes. Under denna biosyntes omvandlas de terminala aminogrupperna av L-lysinenheter till ω-aldehyder av enzymet lysyloxidas genom oxidation.

Lysyloxidas är ett proteinlysin 6-oxidas och motsvarar således ett enzym som förekommer i det extracellulära utrymmet i bindvävnaden. Vid tvärbindning av elastin och kollagen fungerar det som en katalysator och mekanisk stabilisator för proteiner. Under biosyntesen av desmosin konverterar lysyloxidaset lysin till allysin. Denna process äger rum i den extracellulära matrisen och stabiliserar tvärbindningarna mellan kollagen och elastin. Ur kemisk synvinkel motsvarar reaktionen oxidativ deamination för att bilda aldehyden. Allysin bildar antingen allysinaldol eller desmosin med aldehydrester från angränsande tropelastinmolekyler genom en aldolkondensation.

Återstående lysin bildar en Schiff-bas via sin aminogrupp och skapar isodesmosin. Förutom blodkärlen, lungorna och huden har alla mikrofibriller särskilt desmosin. Dessa är de minsta fibrerna av kollagen, retikulär och elastisk vävnad.

Sjukdomar och störningar

Bildningen av elastin från komponenter såsom desmosin störs vid olika sjukdomar. Dessa sjukdomar inkluderar primärt mutationer i ELN-genen. De viktigaste av dessa är dermatokalas, Williams-Beuren-syndrom och subvalvulär medfödd aortastenos. Dermatochalasis är en grupp bindvävsförändringar med familjär ansamling.

Karakteristisk för denna grupp är den sjunkande, mindre elastiska och skrynkliga huden på olika delar av kroppen. ELN-genen koder för elastin och kan orsaka sådana symtom genom en mutation. Williams-Beuren syndrom är ganska sällsynt jämfört med detta och drabbar endast en av 20 000 nyfödda. Sjukdomen orsakas av en fel på kromosom sju. Genlokuset är 7q11.23. På grund av en defekt vid denna punkt saknar den drabbade personen elastingenen och angränsande gener. Radering av elastingen orsakar ansiktsdysmorfism och störningar i den inre organstrukturen. Hjärtfel såsom supravalvular aortastenos och njurmissbildningar såsom hästsko njur eller renal vaskulär stenos kan resultera. Dessutom finns det ofta en kognitiv funktionsnedsättning.

De drabbade mentala förmågorna är under genomsnittet. Trots verbal uttrycksförmåga bildar de mest meningar med lite innehåll. De börjar läsa i en extremt tidig ålder, vilket ofta överskattar deras mentala förmågor. Förutom deras hyperlexi, leder deras perfekta tonhöjd ofta till överskattningar. Som en form av elastinmutation motsvarar subvalvulär medfödd aortastenos i sin tur en hjärtsvikt förknippad med en förträngning av huvudartären. Den supravalvulära stenosen ligger över aortaventilen i början av aorta.

Denna form av hjärtfel kännetecknas ofta av timglasformade förträngningar som ligger ovanför utloppet av kranskärlen. Den stigande delen av aorta kan också minskas. Denna form av aortastenos förekommer särskilt ofta i samband med Williams-Beuren-syndrom som just diskuterats. Denna hjärtfel har redan observerats oavsett sjukdom. I detta fall behöver det emellertid inte nödvändigtvis vara relaterat till en mutation i elastingenen.