Lysylhydroxylaser

Lysylhydroxylaser representerar en grupp enzymer som är ansvariga för hydroxyleringen av lysinrester i proteiner. Så de bidrar främst till bindvävets struktur. Störningar i lysylhydroxylasens funktion uttrycks i sjukdomar såsom skörbjugg eller det ärftliga Ehlers-Danlos-syndromet.

Vad är lysylhydroxylaser?

Lysylhydroxylaser är enzymer vars uppgift det är att katalysera den post-translationella modifieringen av aminosyralysinet genom att införliva en hydroxylgrupp i hydroxyllysin. Detta stärker bindvävnaden eftersom dess proteinkedjor ges möjlighet att nätverkas ytterligare via hydroxylgrupperna.

Det humana lysylhydroxylaset består av 727 aminosyror. Lysylhydroxylaserna tillhör också gruppen av hydroxylaser, dvs enzymer som generellt katalyserar införlivandet av hydroxylgrupper i molekyler. Förutom lysylhydroxylaser inkluderar hydroxylaserna eller oxidoreduktasema också prolylhydroxylaser, fenylalaninhydroxylas, tyrosinhydroxylas eller tryptofanhydroxylas. Speciellt tillsammans med prolylhydroxylaser spelar lysylhydroxylaser en viktig roll i bindvävnadens funktion. Båda enzymgrupperna kräver C-vitamin C-vitamin för sin funktion.

Funktion, effekt och uppgifter

Lysylhydroxylasens funktion består uteslutande av att katalysera införlivandet av hydroxylgrupper i lysinrester i ett protein. Under en post-translationell modifiering bildas aminosyran hydroxylamin av lysin.

Även om hydroxylamin också är fritt kan det inte införlivas i protein i denna form. Modifikation efter translation betyder därför den efterföljande omvandlingen av denna aminosyra efter att proteinet har byggts upp. När en väteatom byts mot hydroxylgruppen byggs en funktionell grupp som kan utföra överbryggande funktioner i proteinet vid denna punkt. Med hjälp av hydroxylgruppen kan olika proteinkedjor kopplas samman. Dessutom kan sockermolekyler binda till denna funktionella grupp. Båda reaktionerna är mycket viktiga, bland annat för utveckling av bindväv.

Bindvävnaden omsluter organismen och de inre organen. Det måste vara fast och spänt för att kunna skilja mellan de funktionellt olika organen. Detta säkerställs av proteinerna i bindvävnaden, som innehåller en hög procentandel av aminosyrorna lysin och prolin.För detta ändamål modifieras båda aminosyrorna därefter delvis efter inkorporering i proteinet genom tillsats av en hydroxylgrupp. Som redan nämnts, katalyseras denna reaktion med prolin av prolylhydroxylaser och med lysin med lysylhydroxylaser. Efter proteinbildning bildar dessa modifieringsreaktioner ett nätverk av proteinkedjor som representerar tät bindväv.

Utan funktionen av båda enzymerna skulle utvecklingen av funktionell bindväv inte alls vara möjlig. Båda enzymerna fungerar emellertid endast med hjälp av koenzym askorbinsyra, dvs vitamin C. Vid strukturellt förändrade enzymer genom mutation eller brist på C-vitamin, kan detta leda till störningar i bindvävets struktur och därmed till allvarliga sjukdomar.

Utbildning, förekomst, egenskaper och optimala värden

PLOD1-genen är ansvarig för kodning av humant lysylhydroxylas. Namnet PLOD1 härleds från namnet på lysylhydroxylaset "Prokollagen-Lysin, 2-Oxoglutarat-5-Dioxygenase 1". Denna gen är belägen på kromosom 1. Eftersom ny bindväv ständigt produceras finns det också ett permanent behov av produktion av lysylhydroxylaser. En mutation av denna gen kan därför få mycket allvarliga konsekvenser för organismernas hälsa.

Sjukdomar och störningar

Störningar i lysylhydroxylasens funktion spelar en särskilt viktig roll i skörbjugg och Ehlers-Danlos syndrom. Skörbuk är känd som en gammal sjöfartsjukdom, som orsakas av brist på vitamin C. C-vitamin, även känd som askorbinsyra, fungerar som ett koenzym av lysylhydroxylaser och prolylhydroxylaser. Om det saknas kan aminosyrorna lysin och prolin i bindvävsprotein inte längre hydroxyleras.

Eftersom det finns en konstant uppbyggnad och nedbrytning av bindvävsproteiner är proteinkedjorna mindre och mindre i stånd att nätverkas under vitaminbristperioden. Bindvävnaden blir slak och kan inte längre fullgöra sin funktion ordentligt. En mängd olika symtom förekommer, inklusive generell utmattning, mottaglighet för infektion, blödande tandköttet, tandförlust, dålig läkning av sår, allvarliga hudproblem, muskelavfall och många andra hälsoriskningar. Skörbuk kan i slutändan leda till dödsfall från allmän hjärtsvikt eller allvarliga infektioner. De gamla sjömännen drabbades särskilt eftersom de inte kunde få tillräckligt med C-vitamin under de långa resor till sjöss.

Det har visats att sjukdomen läker omedelbart när vissa livsmedel som surkål ges. Det förstnämndes senare att orsaken till sjukdomen var C-vitaminbrist. Utbrottet av sjöfarkssjukdomar skörbuk förhindrades senare genom att mata sjöfolk med surkål. En annan sjukdom, som endast delvis kan hänföras till en defekt i humant lysylhydroxylas, är Ehlers-Danlos syndrom. Ehlers-Danlos-syndromet är en samlingsbeteckning för olika ärftliga bindvävssjukdomar med olika orsaker. Detta syndrom kännetecknas av svår bindvävssvaghet.

Huden är töjbar och lederna är överflyttbara. Ett genetiskt modifierat lysylhydroxylas utlöser Ehlers-Danlos syndrom typ VI. En muterad gen kallad PLOD1, som ligger på kromosom 1, är ansvarig för detta. Det defekta enzymet som bildas härifrån är inte längre fullt funktionellt och kan endast otillräckligt katalysera hydroxyleringsreaktioner på lysin. En svag bindväv utvecklas med de kända symtomen samt ytterligare involvering av ögon och inre organ. Typ VI Ehlers-Danlos-syndrom kan ärvas som ett autosomalt recessivt drag.