Desmosin

Desmosin er en proteinogen aminosyre. Sammen med andre aminosyrer danner det fiberen og det strukturelle proteinet elastin. Med mutasjoner i ELN-genet forstyrres strukturen til elastinet.

Hva er desmosin?

Aminosyrer er en viktig del av den menneskelige organismen. De er en klasse av organiske forbindelser som er dannet fra minst en karboksigruppe og en aminogruppe. Aminosyrer er derfor både karboksylsyrer og aminer.

Avhengig av deres stilling i forhold til karboksigruppen, kan aminosyrer tilordnes forskjellige grupper. Aminosyrer med en terminal karboksigruppe kalles geminal eller α og teller blant a-aminosyrene. Disse aminosyrene er elementer av proteiner. Menneskekroppen har mer enn 20 proteinogene aminosyrer og 400 ikke-proteinogene aminosyrer. D-aminosyrene er en spesiell gruppe. En av de mer enn 20 proteinogene aminosyrene er desmosin, som sammen med det lignende bygde isodesmosinet danner fiberproteinet elastin.

Elastinet og dets oppløselige forløper tropoelastin tilhører de strukturelle proteiner og bidrar til utforming og fastholdelse av anatomiske strukturer. Elastin spiller en spesiell rolle i store blodkarers evne til å strekke seg, for eksempel aorta.

Funksjon, effekt og oppgaver

Desmosin er formelt en firedoblet aminosyre. Den har en pyridiniumring i sentrum. Pyridine er en kjemisk forbindelse med den empiriske formelen C5H5N, som kan tilordnes de heterocykliske foreldresystemene og danner den enkleste azinen i form av en seks-leddet ring med ett nitrogenatom og fem karbonatomer.

Takket være den sentrale pyridiniumringen, kan desmosin nettverk de individuelle proteinstrengene i fiberproteinet elastin. Sammensetningen av elastin er lik den for kollagen. I stedet for hydroksylysin har elastin imidlertid en betydelig andel valin. Lysinrester oksyderes til allysin av enzymet lysyloksydase. Tre allysiner og ett lysin danner igjen et desmosin i form av en ring. Denne formen spiller en betydelig rolle i elastisiteten til et helt elastinmolekyl.

Som et protein-nettverk består elastin av desmosin-koblede enheter og er elastisk tøyelig. Lungene, så vel som huden og blodkarene er avhengige av elastin og komponenten desmosin, da dette er den eneste måten de får sin betydelige elastisitet. Desmosin lysstoffblått under UV-lys og gir elastin sin gule farge, sin uoppløselighet i vann, varmestabilitet og motstand mot alkalier og proteaser.

Utdanning, forekomst, egenskaper og optimale verdier

Dannelse av desmosin er også kjent som desmosinbiosyntese. Under denne biosyntesen blir de terminale aminogruppene av L-lysinenheter omdannet til al-aldehyder av enzymet lysyloksydase gjennom oksydasjon.

Lysyloksydase er en proteinlysin 6 oksydase og tilsvarer dermed et enzym som oppstår i det ekstracellulære rommet i bindevevet. I tverrbinding av elastin og kollagen fungerer det som en katalysator og mekanisk stabilisator for proteiner. Under biosyntese av desmosin omdanner lysyloksydase lysin til allysin. Denne prosessen foregår i den ekstracellulære matrisen og stabiliserer tverrbindingen mellom kollagen og elastin. Fra et kjemisk synspunkt tilsvarer reaksjonen oksidativ deaminering for å danne aldehyd. Allysin danner enten allysinaldol eller desmosin med aldehydrester av nærliggende tropelastinmolekyler gjennom en aldolkondensasjon.

Gjenværende lysin danner en Schiff-base via sin aminogruppe og skaper isodesmosin. I tillegg til blodårene, lungene og huden, har alle mikrofibriller spesielt desmosin. Dette er de minste fibrene i kollagent, retikulært og elastisk vev.

Sykdommer og lidelser

Dannelsen av elastin fra komponenter som desmosin forstyrres ved forskjellige sykdommer. Disse sykdommene inkluderer primært mutasjoner i ELN-genet. De viktigste av disse er dermatokalase, Williams-Beuren syndrom og subvalvular medfødt aortastenose. Dermatochalasis er en gruppe bindevevsendringer med familiær akkumulering.

Karakteristisk for denne gruppen er den slapp, mindre elastiske og rynkete huden på forskjellige deler av kroppen. ELN-genet koder for elastin og kan forårsake slike symptomer gjennom en mutasjon. Williams-Beuren syndrom er ganske sjelden sammenlignet med dette, og berører bare en av 20 000 nyfødte. Sykdommen er forårsaket av en defekt på kromosom syv. Genlokuset er 7q11.23. På grunn av en defekt på dette tidspunktet, mangler den berørte personen elastingenet og nabogene. Sletting av elastingenet forårsaker dysmorfisme i ansiktet og forstyrrelser i den indre organstrukturen. Hjertefeil som supravalvulær aortastenose og misdannelser i nyrene som hesteskoen nyre eller renal vaskulær stenose kan føre til. I tillegg er det ofte en kognitiv funksjonshemning.

De mentale evnene til de berørte er under gjennomsnittet. Til tross for verbal uttrykksevne, danner de for det meste setninger med lite innhold. De begynner å lese i en ekstrem tidlig alder, noe som ofte overvurderer deres mentale evner. I tillegg til hyperleksi, fører deres perfekte tonehøyde ofte til overvurderinger. Som en form for elastinmutasjon tilsvarer subvalvulær medfødt aortastenose i sin tur en hjerteformasjon assosiert med en innsnevring av hovedarterien. Den supravalvulære stenosen ligger over aortaklaffen i begynnelsen av aorta.

Denne formen for hjertefeilen er ofte preget av timeglassformede innsnevringer som ligger over utløpet av koronarskarene. Den stigende delen av aorta kan også bli innsnevret. Denne formen for aortastenose forekommer spesielt ofte i sammenheng med Williams-Beuren syndrom nettopp omtalt. Denne hjertefeilen er allerede observert uavhengig av sykdommen. I dette tilfellet trenger det imidlertid ikke nødvendigvis å være relatert til en mutasjon i elastingenet.