Lizil hidroksilaze predstavljaju skupinu enzima koji su odgovorni za hidroksilaciju ostataka lizina unutar proteina. Tako oni uglavnom doprinose strukturi vezivnog tkiva. Poremećaji u funkciji lizil hidroksilaze izraženi su u bolestima kao što su skorbut ili nasljedni Ehlers-Danlos sindrom.
Što su lizil hidroksilaze?
Lizil hidroksilaze su enzimi čiji je zadatak katalizirati post-translacijsku modifikaciju aminokiseline lizin ugradnjom hidroksilne skupine u hidroksil lizin. To jača vezivno tkivo, jer se njegovim proteinskim lancima pruža mogućnost daljnjeg umrežavanja putem hidroksilnih skupina.
Ljudska lizil hidroksilaza sastoji se od 727 aminokiselina. Lizile hidroksilaze također pripadaju skupini hidroksilaza, tj. Enzima koji uglavnom kataliziraju ugradnju hidroksilnih skupina u molekule. Pored lizil hidroksilaza, hidroksilaze ili oksidoreduktaze uključuju i prolil hidroksilaze, fenilalanin hidroksilazu, tirozin hidroksilazu ili triptofan hidroksilazu. Lizil hidroksilaze, posebno zajedno s prolil hidroksilazama, igraju važnu ulogu u funkciji vezivnog tkiva. Obje skupine enzima zahtijevaju koenzim vitamin C za svoju funkciju.
Funkcija, efekt i zadaće
Funkcija lizil hidroksilaza sastoji se isključivo od kataliziranja ugradnje hidroksilnih skupina u lizinske ostatke unutar proteina. Tijekom post-translacijske modifikacije, aminokiselina hidroksilamin nastaje iz lizina.
Iako je hidroksilamin također slobodan, on se ne može ugraditi u protein u ovom obliku. Posttranslacijska modifikacija stoga znači naknadnu konverziju ove aminokiseline nakon nakupljanja proteina. Kada se atom vodika zamijeni za hidroksilnu skupinu, funkcionalna skupina koja može obavljati premoštajne funkcije ugrađena je u protein u ovom trenutku. Uz pomoć hidroksilne skupine, različiti proteinski lanci mogu se povezati. Nadalje, molekule šećera mogu se vezati za ovu funkcionalnu skupinu. Obje su reakcije, između ostalog, vrlo važne u razvoju vezivnog tkiva.
Vezivno tkivo zatvara organizam i unutarnje organe. Mora biti čvrst i nategnut kako bi se mogao razlikovati funkcionalno različiti organi. To osiguravaju proteini vezivnog tkiva, koji sadrže visok postotak aminokiselina lizin i prolin.U tu svrhu, obje aminokiseline naknadno su djelomično modificirane nakon uključivanja u protein dodavanjem hidroksilne skupine. Kao što je već spomenuto, s prolinom ovu reakciju kataliziraju prolil hidroksilaze, a lizin lizilom hidroksilaze. Nakon stvaranja proteina, ove reakcije modifikacije stvaraju mrežu proteinskih lanaca koji predstavljaju čvrsto vezivno tkivo.
Bez funkcije oba enzima razvoj funkcionalnog vezivnog tkiva uopće ne bi bio moguć. Međutim, oba enzima djeluju samo uz pomoć koenzim askorbinske kiseline, tj. Vitamina C. Sa strukturno promijenjenim enzimima mutacijom ili nedostatkom vitamina C to može dovesti do poremećaja u strukturi vezivnog tkiva, a samim tim i do ozbiljnih bolesti.
Obrazovanje, pojava, svojstva i optimalne vrijednosti
PLOD1 gen odgovoran je za kodiranje ljudske lizilo hidroksilaze. Naziv PLOD1 potječe od naziva lizil hidroksilaze "Prokollagen-Lizin, 2-oksoglutarat-5-dioksigenaza 1". Ovaj se gen nalazi na kromosomu 1. Budući da se stalno stvara novo vezivno tkivo, postoji stalna potreba za proizvodnjom lizil hidroksilaza. Mutacija ovog gena može stoga imati vrlo ozbiljne posljedice po zdravlje organizma.
Bolesti i poremećaji
Poremećaji u funkciji lizil hidroksilaze imaju posebno važnu ulogu kod skorbita i Ehlers-Danlos sindroma. Škrob je poznat kao drevna morska bolest, koja je uzrokovana nedostatkom vitamina C. Vitamin C, poznat i kao askorbinska kiselina, djeluje kao koenzim lizil-hidroksilaza i prolil-hidroksilaza. Ako ga nema, aminokiseline lizin i prolin u proteinima vezivnog tkiva više se ne mogu hidroksilirati.
Budući da se neprestano grade i razgrađuju proteini vezivnog tkiva, proteinski se lanci sve manje mogu umrežiti tijekom razdoblja nedostatka vitamina. Vezivno tkivo postaje labavo i više ne može pravilno obavljati svoju funkciju. Pojavljuju se različiti simptomi, uključujući opću iscrpljenost, osjetljivost na infekcije, krvarenje desni, gubitak zuba, loše zacjeljivanje rana, teške probleme s kožom, gubitak mišića i mnoga druga oštećenja zdravlja. Škrob može u konačnici dovesti do smrti od općeg zatajenja srca ili teških infekcija. Drevni pomorci bili su posebno pogođeni jer nisu mogli dobiti dovoljno vitamina C tijekom dugih putovanja na moru.
Pokazano je da se bolest izliječi odmah kad se daju određene namirnice poput kiselog kupusa. Tek kasnije je prepoznato da je uzrok bolesti bio nedostatak vitamina C. Izlijevanje bolesti skorbut pomorca kasnije je spriječeno hranjenjem pomoraca kiselom kupusom. Druga bolest, koja se samo djelomično može pripisati defektu ljudske lizil hidroksilaze, je Ehlers-Danlos sindrom. Ehlers-Danlos sindrom je skupni pojam za različite nasljedne bolesti vezivnog tkiva s različitim uzrocima. Ovaj sindrom karakterizira ozbiljna slabost vezivnog tkiva.
Koža je pretegljiva, a zglobovi su nadmoćni. Genetski modificirana lizil hidroksilaza pokreće Ehlers-Danlos sindrom tip VI. Za to je odgovoran mutirani gen zvan PLOD1, koji se nalazi na kromosomu 1. Neispravni enzim koji nastaje iz toga više nije u potpunosti funkcionalan i može samo nedovoljno katalizirati reakcije hidroksilacije na lizin. Razvija se slabo vezivno tkivo s poznatim simptomima, kao i dodatnim zahvatom očiju i unutarnjih organa. Ehlers-Danlos sindrom tipa VI može se naslijediti kao autosomno recesivno svojstvo.
