Lysylhydroxylases מייצגים קבוצה של אנזימים אחראי על הידרוקסילציה של ליזין שאריות בפנים חלבונים. לפיכך, הם משתתפים בעיקר בהיווצרות רקמת חיבור. הפרעות בתפקוד הליזילידרוקסילאזות מתבטאות במחלות כמו צפדינה או תורשתית תסמונת אהלרס-דנלוס.
מה הם lysylhydroxylases?
Lysylhydroxylases הם אנזימים שתפקידם לזרז את השינוי שלאחר התרגום של חומצת האמינו ליזין על ידי שילוב של קבוצת הידרוקסיל בהידרוקסילליזין. זה מחזק את רקמת חיבור מכיוון שרשתות החלבון שלהן ניתנות לאפשרות להצליב עוד דרך קבוצות ההידרוקסיל. Lysylhydroxylase אנושי מורכב מ 727 חומצות אמינו, בין היתר. Lysylhydroxylases שייכים גם לקבוצת hydroxylases, כלומר אנזימים שמזרזים בדרך כלל את שילובם של קבוצות הידרוקסיל לתוך מולקולות. לפיכך, בנוסף לליזילידרוקסילאזות, פרולילידרוקסילאזות, פנילאלנין הידרוקסילאז, טירוזין הידרוקסילאז או טריפטופן הידרוקסילאז שייכים גם הם לקבוצת ההידרוקסילאזות או האוקסידורדוקטזות. במיוחד יחד עם הידרוקסילאזים הפרוליל, הליזיל הידרוקסילאזים ממלאים תפקיד חשוב בתפקודם של רקמת חיבור. שתי קבוצות האנזים דורשות את הקואנזים ויטמין C לתפקידם.
פונקציה, פעולה ותפקידים
תפקידם של הליסיל הידרוקסילאזים הוא בלעדי לזרז את שילובם של קבוצות הידרוקסיל ליזין שאריות בתוך חלבון. בתהליך זה, חומצת האמינו הידרוקסילאמין נוצרת מליזין כחלק משינוי לאחר התרגום. למרות שהידרוקסילאמין מתרחש גם הוא באופן חופשי, לא ניתן לשלב אותו בחלבון בצורה זו. שינוי לאחר תרגום פירושו אפוא ההמרה שלאחר מכן של חומצת אמינו זו לאחר בניית החלבון. עם חילופי א הידרוגנציה אטום לקבוצת ההידרוקסיל, קבוצה פונקציונאלית משולבת בשלב זה בחלבון שיכול לבצע פונקציות גישור. בעזרת קבוצת ההידרוקסיל, שרשראות חלבון שונות יכולות להצליב זו את זו. יתר על כן, סוכר מולקולות יכול להיקשר לקבוצה פונקציונאלית זו. שתי התגובות הן, בין היתר, חשובות מאוד ביצירת רקמת חיבור. רקמת החיבור מקיפה את האורגניזם ואת איברים פנימיים. עליה להיות איתנה ומתוחה על מנת שתוכל להפריד בין האיברים השונים מבחינה תפקודית. זה מובטח על ידי חלבונים של רקמת החיבור, המכילה אחוז גבוה מה- חומצות אמינו ליזין ופרולין. לאחר שילובם בחלבון, שניהם חומצות אמינו לאחר מכן משתנים באופן חלקי למטרה זו על ידי קבלת קבוצת הידרוקסיל. כאמור, במקרה של פרולין תגובה זו מזרזת על ידי הידרוקסילאזים פרוליים ובמקרה של ליזין על ידי הידרוקסילאזים של ליזיל. לפיכך, לאחר היווצרות חלבונים, תגובות שינוי אלה מספקות רשת של שרשראות חלבון המייצגות רקמת חיבור הדוקה. ללא תפקוד של שני האנזימים, היווצרות רקמת חיבור פונקציונאלית לא תתאפשר כלל. עם זאת, שני האנזימים פועלים רק בעזרת החומצה האסקורבית, כלומר ויטמין C. לכן, במקרה של אנזימים ששונו מבנית עקב מוטציה או מחסור ב ויטמין Cהצטברות רקמת החיבור עלולה להיות מופרעת, מה שמוביל למחלות קשות.
גיבוש, התרחשות, מאפיינים וערכים אופטימליים
אל האני גֵן PLOD1 אחראי על קידוד של lysylhydroxylase אנושי. השם PLOD1 נגזר משמו של הליזיל הידרוקסילאז "פרוקולגן ליזין, 2-אוקסוגלוטרט-5-דיו-חמצן 1". זֶה גֵן ממוקם על כרומוזום 1. מכיוון שרקמת חיבור חדשה מיוצרת כל הזמן, קיים גם צורך קבוע בייצור ליזיל הידרוקסילאזות. לכן, מוטציה לכך גֵן יכול להיות מאוד תוצאתי עבור בריאות של האורגניזם.
מחלות והפרעות
הפרעות בתפקוד הליזילידרוקסילאזות ממלאות תפקיד חשוב במיוחד במחלות הצפדינה תסמונת אהלרס-דנלוס. צפדינה מוכרת כמחלת ימאים קדומה, אשר נגרמת על ידי מחסור של ויטמין C. ויטמין C, המכונה גם חומצה אסקורבית, פועל כקואנזים של ליזיל הידרוקסילאזות ופרוליל הידרוקסילאז. כשזה חסר, האמינו חומצות ליזין ופרולין כבר לא יכולים להיות הידרוקסיליים בחלבון רקמת החיבור. מכיוון שיש בנייה מתפרקת ופירוק של רקמת חיבור חלבונים, שרשראות החלבון יכולות להצטלב פחות ופחות במהלך התקופה מחסור בויטמינים. רקמת החיבור הופכת רפויה ואינה יכולה עוד למלא את תפקידה כראוי. מגוון רחב של תסמינים מופיעים, כולל תשישות כללית, רגישות לזיהומים, דימום חניכים, אובדן שיניים, ריפוי לקוי של פצעים, קשה עור בעיות, בזבוז שרירים ועוד רבים אחרים בריאות ליקויים. צפדינה יכולה בסופו של דבר עוֹפֶרֶת למוות דרך גנרל לֵב כישלון או זיהומים קשים. יורדי ים קדומים נפגעו במיוחד מכיוון שלא הצליחו להשיג ויטמין ג במהלך הפלגות ארוכות בים. הוכח כי המחלה מחלימה מיד כאשר ניתנים מזונות מסוימים כמו כרוב כבוש. העובדה שהגורם למחלה היה מחסור בוויטמין C לא הוכרה עד מאוחר יותר. עם זאת, מאוחר יותר נמנעה התפרצות צפדינה של מחלת הים על ידי האכלת המלחים בכרוב כבוש. מחלה אחרת, אך ניתן לייחס אותה רק באופן חלקי לפגם בליזיל הידרוקסילאז האנושי, היא תסמונת אהלרס-דנלוס. תסמונת אהלר-דנלוס היא מונח קיבוצי למחלות רקמות חיבור תורשתיות שונות בעלות סיבות שונות. תסמונת זו מאופיינת בחומרה חולשת רקמת חיבור. ה עור הוא מתוח יתר על המידה וה המפרקים הם היפר-ניידים. במקרה זה, ליזילהידרוקסילאז שהשתנה גנטית מפעיל תסמונת Ehlers-Danlos מסוג VI. אחראי לכך הוא גן מוטציה הנקרא PLOD1, הנמצא על כרומוזום 1. האנזים הפגום שנוצר אינו פונקציונלי עוד ורק יכול לזרז מספיק תגובות הידרוקסילציה על ליזין. א חולשת רקמת חיבור מתפתח עם הסימפטומים הידועים כמו גם מעורבות נוספת של העיניים ו איברים פנימיים. תסמונת אהלרס-דנלוס סוג VI היא רצסיבית אוטוזומלית.
