Lyzylhydroxylázy

Lyzylhydroxylázy Predstavujú skupinu enzýmov, ktoré sú zodpovedné za hydroxyláciu zvyškov lyzínu v proteínoch. Prispievajú teda hlavne k štruktúre spojivového tkaniva. Poruchy funkcie lyzylhydroxyláz sa prejavujú pri chorobách, ako sú skorbut alebo dedičný Ehlers-Danlosov syndróm.

Čo sú to lyzylhydroxylázy?

Lyzylhydroxylázy sú enzýmy, ktorých úlohou je katalyzovať posttranslačnú modifikáciu aminokyseliny lyzínu začlenením hydroxylovej skupiny do hydroxy lyzínu. To posilňuje spojivové tkanivo, pretože jeho proteínové reťazce majú príležitosť sa ďalej zosieťovať prostredníctvom hydroxylových skupín.

Ľudská lyzylhydroxyláza pozostáva zo 727 aminokyselín. Lyzylhydroxylázy tiež patria do skupiny hydroxyláz, t. J. Enzýmov, ktoré všeobecne katalyzujú inkorporáciu hydroxylových skupín do molekúl. Okrem lyzylhydroxyláz zahŕňajú hydroxylázy alebo oxidoreduktázy tiež prolylhydroxylázy, fenylalanín hydroxyláza, tyrozín hydroxyláza alebo tryptofán hydroxyláza. Najmä spolu s prolylhydroxylázami hrajú lyzylhydroxylázy dôležitú úlohu vo funkcii spojivového tkaniva. Obidve enzýmové skupiny potrebujú pre svoju funkciu koenzýmový vitamín C.

Funkcia, účinok a úlohy

Funkcia lyzylhydroxyláz spočíva výlučne v katalýze inkorporácie hydroxylových skupín do zvyškov lyzínu v proteíne. V priebehu posttranslačnej modifikácie je aminokyselina hydroxylamín tvorená z lyzínu.

Aj keď je hydroxylamín tiež voľný, nemôže sa v tejto forme inkorporovať do proteínu. Posttranslačná modifikácia teda znamená následnú konverziu tejto aminokyseliny po vytvorení proteínu. Keď je atóm vodíka vymenený za hydroxylovú skupinu, v tomto bode je do proteínu zabudovaná funkčná skupina, ktorá môže vykonávať premosťovacie funkcie. Pomocou hydroxylovej skupiny sa môžu spojiť rôzne proteínové reťazce. Ďalej sa môžu molekuly cukru viazať na túto funkčnú skupinu. Obidve reakcie sú okrem iného veľmi dôležité pri vývoji spojivového tkaniva.

Spojivové tkanivo obklopuje organizmus a vnútorné orgány. Musí byť pevná a napnutá, aby dokázala rozlišovať medzi funkčne odlišnými orgánmi. Toto je zabezpečené proteínmi spojivového tkaniva, ktoré obsahujú vysoké percento aminokyselín lyzín a prolín.Za týmto účelom sa obidve aminokyseliny po inkorporácii do proteínu čiastočne modifikujú pridaním hydroxylovej skupiny. Ako už bolo uvedené, pri prolíne je táto reakcia katalyzovaná prolylhydroxylázami a lyzínom lyzylhydroxylázami. Po vytvorení proteínu tieto modifikačné reakcie vytvárajú sieť proteínových reťazcov, ktoré predstavujú pevné spojivové tkanivo.

Bez funkcie obidvoch enzýmov by vývoj funkčného spojivového tkaniva nebol vôbec možný. Obidva enzýmy však pôsobia iba pomocou kyseliny koenzýmovej askorbovej, t.j. vitamínu C. Pri štruktúrne zmenených enzýmoch prostredníctvom mutácie alebo nedostatku vitamínu C to môže viesť k narušeniu štruktúry spojivového tkaniva, a tým k vážnym ochoreniam.

Vzdelávanie, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty

Gén PLOD1 je zodpovedný za kódovanie ľudskej lyzylhydroxylázy. Názov PLOD1 je odvodený od názvu lyzylhydroxylázy "Prokollagen-Lysin, 2-Oxoglutarat-5-Dioxygenase 1". Tento gén sa nachádza na chromozóme 1. Pretože nové spojivové tkanivo sa neustále vyrába, existuje tiež stála potreba výroby lyzylhydroxyláz. Mutácia tohto génu môže mať preto veľmi vážne následky na zdravie organizmu.

Choroby a poruchy

Poruchy funkcie lyzylhydroxyláz zohrávajú obzvlášť dôležitú úlohu pri kurve a Ehlers-Danlosovom syndróme. Scurvy je známy ako starodávna morská choroba, ktorá je spôsobená nedostatkom vitamínu C. Vitamín C, známy tiež ako kyselina askorbová, funguje ako koenzým lyzylhydroxyláz a prolylhydroxyláz. Ak chýba, aminokyseliny lyzín a prolín v proteíne spojivového tkaniva už nemôžu byť hydroxylované.

Pretože dochádza k neustálemu zvyšovaniu a rozkladu proteínov spojivového tkaniva, proteínové reťazce sa v období nedostatku vitamínov stále menej a viac zosieťujú. Spojivové tkanivo sa uvoľní a už nemôže správne plniť svoju funkciu. Vyskytujú sa rôzne príznaky, vrátane vyčerpania, náchylnosti na infekciu, krvácania z ďasien, straty zubov, zlého hojenia rán, závažných kožných problémov, straty svalov a mnohých ďalších zdravotných porúch. Scurvy môže nakoniec viesť k úmrtiu na všeobecné zlyhanie srdca alebo ťažké infekcie. Obzvlášť postihnutí boli starí námorníci, pretože počas dlhých plavieb na mori nemohli získať dostatok vitamínu C.

Ukázalo sa, že choroba sa okamžite uzdraví, keď sa podávajú určité potraviny, napríklad kapusta. Až neskôr sa zistilo, že príčinou choroby bol nedostatok vitamínu C. Vypuknutiu kurtuťovej choroby námorníka sa neskôr zabránilo kŕmením moriakov kapustou. Ďalším ochorením, ktoré možno len čiastočne pripísať defektu ľudskej lyzylhydroxylázy, je Ehlers-Danlosov syndróm. Ehlers-Danlosov syndróm je súhrnný termín pre rôzne dedičné choroby spojivového tkaniva s rôznymi príčinami. Tento syndróm sa vyznačuje vážnou slabosťou spojivového tkaniva.

Pokožka je preťažiteľná a kĺby sú prekrývateľné. Geneticky modifikovaná lyzylhydroxyláza spúšťa Ehlers-Danlosov syndróm typu VI. Za to je zodpovedný mutovaný gén nazývaný PLOD1, ktorý je umiestnený na chromozóme 1. Defektný enzým vytvorený z tohto už nie je úplne funkčný a môže nedostatočne katalyzovať hydroxylačné reakcie na lyzín. Slabé spojivové tkanivo sa vyvíja so známymi príznakmi, ako aj s ďalším postihnutím očí a vnútorných orgánov. Ehlers-Danlosov syndróm typu VI sa dá dediť ako autozomálne recesívna vlastnosť.