Lüsüülhüdroksülaasid

Lüsüülhüdroksülaasid "Alküül" tähistab ensüümide rühma, mis vastutab lüsiinijääkide hüdroksüülimise eest valkudes. Nii et nad aitavad peamiselt kaasa sidekoe struktuurile. Lüsüülhüdroksülaaside talitluse häireid väljendatakse selliste haiguste korral nagu skorbuut või pärilik Ehlers-Danlosi sündroom.

Mis on lüsüülhüdroksülaasid?

Lüsüülhüdroksülaasid on ensüümid, mille ülesanne on katalüüsida aminohappe lüsiini translatsioonijärgset modifikatsiooni, inkorporeerides hüdroksüülrühma hüdroksüüllüsiini. See tugevdab sidekoe, kuna selle valguahelad saavad võimaluse hüdroksüülrühmade kaudu veelgi enam võrgustuda.

Inimese lüsüülhüdroksülaas koosneb 727 aminohappest. Lüsüülhüdroksülaasid kuuluvad samuti hüdroksülaaside rühma, st ensüümid, mis üldiselt katalüüsivad hüdroksüülrühmade liitumist molekulidega. Lisaks lüsüülhüdroksülaasidele hõlmavad hüdroksülaasid või oksüdeduduktaasid ka prolüülhüdroksülaase, fenüülalaniini hüdroksülaasi, türosiini hüdroksülaasi või trüptofaani hüdroksülaasi. Eriti koos prolüülhüdroksülaasidega mängivad lüsüülhüdroksülaasid olulist rolli sidekoe funktsioonis. Mõlemad ensüümigrupid vajavad oma funktsiooniks koensüümi C-vitamiini.

Funktsioon, mõju ja ülesanded

Lüsüülhüdroksülaaside funktsioon seisneb ainult hüdroksüülrühmade liitmise valgu lüsiinijääkides katalüüsimises. Translatsioonijärgse modifikatsiooni käigus moodustub lüsiinist aminohape hüdroksüülamiin.

Kuigi hüdroksüülamiin on ka vaba, ei saa seda sellisel kujul valku lisada. Translatsioonijärgne modifikatsioon tähendab seega selle aminohappe järgnevat muundamist pärast valgu kogunemist. Kui vesinikuaatom vahetatakse hüdroksüülrühma vastu, on valk sisse ehitatud funktsionaalrühm, mis võib täita sildamisfunktsioone. Hüdroksüülrühma abil saavad erinevad valguahelad omavahel ühendada. Lisaks võivad suhkru molekulid selle funktsionaalrühmaga seonduda. Mõlemad reaktsioonid on muu hulgas väga olulised sidekoe arengus.

Sidekude ümbritseb organismi ja siseorganeid. Funktsionaalselt erinevate elundite eristamiseks peab see olema kindel ja pingul. Selle tagavad sidekoe valgud, mis sisaldavad kõrge protsendi aminohappeid lüsiini ja proliini.Sel eesmärgil modifitseeritakse mõlemat aminohapet pärast nende valku lisamist osaliselt hüdroksüülrühma lisamisega. Nagu juba mainitud, katalüüsib proliini seda reaktsiooni prolüülhüdroksülaasid ja lüsiiniga lüsüülhüdroksülaasid. Pärast valgu moodustumist loovad need modifitseerimisreaktsioonid valguahelate võrgustiku, mis esindavad tihedat sidekoe.

Ilma mõlema ensüümi funktsioonita pole funktsionaalse sidekoe arendamine üldse võimalik. Mõlemad ensüümid toimivad aga ainult koensüümi askorbiinhappe, s.o C-vitamiini abil. Mutatsiooni või C-vitamiini puuduse kaudu struktuurselt muudetud ensüümide korral võib see põhjustada sidekoe struktuuri häireid ja seega tõsiseid haigusi.

Haridus, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused

PLOD1 geen vastutab inimese lüsüülhüdroksülaasi kodeerimise eest. Nimi PLOD1 tuleneb lüsüülhüdroksülaasi nimest "Prokollagen-Lysin, 2-Oxoglutarat-5-Dioxygenase 1". See geen asub 1. kromosoomis. Kuna pidevalt toodetakse uut sidekude, on püsiv vajadus ka lüsüülhüdroksülaaside tootmiseks. Seetõttu võib selle geeni mutatsioonil olla väga tõsiseid tagajärgi organismi tervisele.

Haigused ja häired

Lüsüülhüdroksülaaside talitluse häired mängivad eriti olulist rolli skorbuudi ja Ehlers-Danlosi sündroomi korral. Scurvy on tuntud kui iidne meremeeste haigus, mis on põhjustatud C-vitamiini puudusest. C-vitamiin, tuntud ka kui askorbiinhape, toimib lüsüülhüdroksülaaside ja prolüülhüdroksülaaside koensüümina. Kui see puudub, ei saa sidekoe valgu aminohappeid lüsiini ja proliini enam hüdroksüülida.

Kuna sidekoe valke on pidevalt kogunenud ja lagundatud, on valguahelad vitamiinipuuduse perioodil järjest vähem võimelised võrgustuma. Sidekude muutub lõtvaks ja ei saa enam oma funktsiooni korralikult täita. Esineb mitmesuguseid sümptomeid, sealhulgas üldine kurnatus, vastuvõtlikkus nakkustele, igemete veritsus, hammaste väljalangemine, haavade halb paranemine, rasked nahaprobleemid, lihaste raiskamine ja paljud muud tervisekahjustused. Kõõrd võib lõpuks põhjustada surma üldisest südamepuudulikkusest või rasketest infektsioonidest. Muistsed meremehed mõjusid eriti seetõttu, et nad ei saanud pikkadel merel käies piisavalt C-vitamiini.

On tõestatud, et haigus paraneb kohe, kui antakse teatud toite, näiteks hapukapsast. Alles hiljem tõdeti, et haiguse põhjustajaks oli C-vitamiini puudus. Meremeeste haiguspuhangute puhkemist hoiti ära meremeeste söötmisega hapukapsaga. Teine haigus, mille põhjuseks inimese lüsüülhüdroksülaasis on ainult osaliselt, on Ehlers-Danlosi sündroom. Ehlers-Danlosi sündroom on kollektiivne termin mitmesuguste pärilike sidekoehaiguste kohta, millel on erinevad põhjused. Seda sündroomi iseloomustab tugev sidekoe nõrkus.

Nahk on üle pingutatav ja liigesed on liigutatavad. Geneetiliselt muundatud lüsüülhüdroksülaas käivitab Ehlers-Danlosi sündroomi VI tüübi. Selle eest vastutab muteerunud geen PLOD1, mis asub 1. kromosoomis. Sellest moodustunud defektne ensüüm ei ole enam täielikult töökorras ja suudab katalüseerida lüsiini hüdroksüülimisreaktsioone ainult ebapiisavalt. Nõrk sidekude areneb koos teadaolevate sümptomitega, samuti silmade ja siseorganite täiendava kaasamisega. VI tüüpi Ehlers-Danlosi sündroomi võib pärida autosomaalse retsessiivse tunnusena.