Lysylhydroksylaser

Lysylhydroksylaser representerer en gruppe enzymer som er ansvarlige for hydroksylering av lysinrester i proteiner. Så de bidrar hovedsakelig til bindevevets struktur. Forstyrrelser i funksjonen til lysylhydroksylaser kommer til uttrykk i sykdommer som skjørbuk eller det arvelige Ehlers-Danlos syndromet.

Hva er lysylhydroksylaser?

Lysylhydroksylaser er enzymer hvis oppgave det er å katalysere den post-translasjonelle modifiseringen av aminosyrelysinet ved å inkorporere en hydroksylgruppe i hydroksyllysin. Dette styrker bindevevet fordi proteinkjedene får muligheten til å komme videre i nettverk via hydroksylgruppene.

Den humane lysylhydroksylase består av 727 aminosyrer. Lysylhydroksylasene tilhører også gruppen hydroksylaser, dvs. enzymer som generelt katalyserer inkorporering av hydroksylgrupper i molekyler. I tillegg til lysylhydroksylaser inkluderer hydroksylaser eller oksydoreduktaser også prolylhydroksylaser, fenylalaninhydroksylase, tyrosinhydroksylase eller tryptofanhydroksylase. Spesielt sammen med prolylhydroksylaser spiller lysylhydroksylaser en viktig rolle i bindevevets funksjon. Begge enzymgruppene krever koenzym vitamin C for sin funksjon.

Funksjon, effekt og oppgaver

Funksjonen til lysylhydroksylasene består utelukkende av å katalysere inkorporering av hydroksylgrupper i lysinrester i et protein. I løpet av en post-translationell modifikasjon dannes aminosyren hydroksylamin av lysin.

Selv om hydroksylamin også er gratis, kan den ikke innarbeides i protein i denne formen. Modifisering etter translasjon betyr derfor den påfølgende konvertering av denne aminosyren etter at proteinet er blitt bygget opp. Når et hydrogenatom byttes mot hydroksylgruppen, bygges en funksjonell gruppe som kan utføre brofunksjoner i proteinet på dette tidspunktet. Ved hjelp av hydroksylgruppen kan forskjellige proteinkjeder koble seg sammen. Videre kan sukkermolekyler binde seg til denne funksjonelle gruppen. Begge reaksjonene er veldig viktige, blant annet for utvikling av bindevev.

Bindevevet omslutter organismen og de indre organene. Det må være fast og stramt for å kunne skille mellom de funksjonelt forskjellige organene. Dette sikres av proteinene i bindevevet, som inneholder en høy prosentandel av aminosyrene lysin og prolin.For dette formålet blir begge aminosyrene deretter delvis modifisert etter deres inkorporering i proteinet ved tilsetning av en hydroksylgruppe. Som allerede nevnt, katalyseres denne reaksjonen med prolin av prolylhydroksylaser og med lysin med lysylhydroksylaser. Etter proteindannelse skaper disse modifikasjonsreaksjonene et nettverk av proteinkjeder som representerer tett bindevev.

Uten funksjonen til begge enzymer ville ikke utvikling av funksjonelt bindevev i det hele tatt være mulig. Begge enzymer fungerer imidlertid bare ved hjelp av koenzym askorbinsyre, dvs. vitamin C. Med strukturelt endrede enzymer gjennom mutasjon eller mangel på C-vitamin, kan dette føre til forstyrrelser i bindevevets struktur og dermed til alvorlige sykdommer.

Utdanning, forekomst, egenskaper og optimale verdier

PLOD1-genet er ansvarlig for koding av human lysylhydroksylase. Navnet PLOD1 er avledet fra navnet til lysylhydroksylase "Prokollagen-Lysin, 2-Oxoglutarat-5-Dioxygenase 1". Dette genet er lokalisert på kromosom 1. Siden det stadig produseres nytt bindevev, er det også et permanent behov for produksjon av lysylhydroksylaser. En mutasjon av dette genet kan derfor ha svært alvorlige konsekvenser for organismenes helse.

Sykdommer og lidelser

Forstyrrelser i lysylhydroksylasens funksjon spiller en spesielt viktig rolle i skjørbuk og Ehlers-Danlos syndrom. Skjørbuk er kjent som en gammel sjøfartssykdom, som er forårsaket av mangel på C-vitamin. C-vitamin, også kjent som askorbinsyre, fungerer som et koenzym av lysylhydroksylaser og prolylhydroksylaser. Hvis det mangler, kan aminosyrene lysin og prolin i bindevevsprotein ikke lenger hydroksyleres.

Siden det er en konstant oppbygging og nedbryting av bindevevsproteiner, er proteinkjedene mindre og mindre i stand til å nettverk i løpet av vitaminmangel. Bindevevet blir slakt og kan ikke lenger oppfylle sin funksjon ordentlig. En rekke symptomer forekommer, inkludert generell utmattelse, mottakelighet for infeksjon, blødende tannkjøtt, tanntap, dårlig heling av sår, alvorlige hudproblemer, muskelsvinn og mange andre helseforstyrrelser. Skjørbuk kan til slutt føre til død av generell hjertesvikt eller alvorlige infeksjoner. De gamle sjøfarerne ble spesielt rammet fordi de ikke kunne få nok C-vitamin under de lange seilasene til sjøs.

Det er vist at sykdommen leges umiddelbart når visse matvarer som surkål blir gitt. Det ble først senere kjent at årsaken til sykdommen var en vitamin C-mangel. Utbruddet av sjøfolkens skjørbuk ble senere forhindret ved å mate sjøfolkene med surkål. En annen sykdom, som bare delvis kan tilskrives en mangel i humant lysylhydroksylase, er Ehlers-Danlos syndrom. Ehlers-Danlos-syndromet er en samlebetegnelse på ulike arvelige bindevevssykdommer med forskjellige årsaker. Dette syndromet er preget av alvorlig bindevevssvakhet.

Huden er strekkbar og leddene er overbevisbare. En genmodifisert lysylhydroksylase utløser Ehlers-Danlos syndrom type VI. Et mutert gen kalt PLOD1, som er lokalisert på kromosom 1, er ansvarlig for dette. Det defekte enzymet som dannes fra dette er ikke lenger fullt funksjonelt og kan bare utilstrekkelig katalysere hydroksyleringsreaksjoner på lysin. Et svakt bindevev utvikler seg med de kjente symptomene, samt ekstra involvering av øynene og indre organer. Type VI Ehlers-Danlos syndrom kan arves som en autosomal resessiv egenskap.