Лизилхидроксилазите представляват група от ензими отговорен за хидроксилирането на лизин остатъци вътре протеини. По този начин те главно участват във формирането на съединителната тъкан. Нарушенията във функцията на лизилхидроксилазите се проявяват при такива заболявания като скорбут или наследствени Синдром на Ehlers-Danlos.
Какво представляват лизилхидроксилазите?
Лизилхидроксилазите са ензими чиято функция е да катализира посттранслационната модификация на аминокиселината лизин чрез включване на хидроксилна група в хидроксилизин. Това укрепва съединителната тъкан тъй като техните протеинови вериги получават възможност за допълнително омрежване чрез хидроксилните групи. Човешката лизилхидроксилаза се състои от 727 аминокиселини, наред с други. Лизилхидроксилазите също принадлежат към групата на хидроксилазите, т.е. ензими които обикновено катализират включването на хидроксилни групи в молекули. По този начин, в допълнение към лизилхидроксилазите, пролилхидроксилази, фенилаланин хидроксилаза, тирозин хидроксилаза или триптофан хидроксилазата също принадлежи към групата на хидроксилазите или оксидоредуктазите. Особено заедно с пролил хидроксилазите лизил хидроксилазите играят важна роля във функцията на съединителната тъкан. И двете ензимни групи се нуждаят от коензима витамин С за тяхната функция.
Функция, действие и роли
Функцията на лизилхидроксилазите е изключително да катализират включването на хидроксилни групи в лизин остатъци в протеина. В този процес аминокиселината хидроксиламин се образува от лизин като част от посттранслационна модификация. Въпреки че хидроксиламинът също се среща свободно, той не може да бъде включен в протеина в тази форма. Пост-транслационната модификация по този начин означава последващо преобразуване на тази аминокиселина след изграждането на протеина. С размяната на a водород атом за хидроксилната група, на този етап в протеина е включена функционална група, която може да изпълнява свързващи функции. С помощта на хидроксилната група различни протеинови вериги могат да се свързват помежду си. Освен това, захар молекули може да се свърже с тази функционална група. И двете реакции са, наред с други неща, много важни за образуването на съединителна тъкан. Съединителната тъкан обгражда организма и вътрешни органи. Тя трябва да е твърда и опъната, за да може да се отделят функционално различните органи един от друг. Това се осигурява от протеини на съединителната тъкан, които съдържат висок процент от аминокиселини лизин и пролин. След включването им в протеина и двете аминокиселини впоследствие са частично модифицирани за тази цел, като им се дава хидроксилна група. Както вече споменахме, в случай на пролин тази реакция се катализира от пролил хидроксилази, а в случай на лизин от лизил хидроксилази. По този начин, след образуването на протеин, тези модификационни реакции осигуряват мрежа от протеинови вериги, които представляват стегната съединителна тъкан. Без функцията на двата ензима, образуването на функционална съединителна тъкан изобщо не би било възможно. И двата ензима функционират само с помощта на коензима аскорбинова киселина, т.е. витамин С. Следователно, в случай на структурно променени ензими поради мутация или дефицит на витамин С, натрупването на съединителна тъкан може да бъде нарушено, което да доведе до сериозни заболявания.
Образуване, поява, свойства и оптимални стойности
- ген PLOD1 е отговорен за кодирането на човешка лизилхидроксилаза. Името PLOD1 произлиза от името на лизилхидроксилазата „проколаген лизин, 2-оксоглутарат-5-диоксигеназа 1.“ Това ген се намира на хромозома 1. Тъй като постоянно се произвежда нова съединителна тъкан, съществува и постоянна необходимост от производството на лизилхидроксилази. Следователно, мутация на това ген може да бъде много последващо за здраве на организма.
Болести и разстройства
Нарушенията във функцията на лизилхидроксилазите играят особено важна роля при болестите скорбут и Синдром на Ehlers-Danlos. Скорбутът е известен като древна морска болест, причинена от дефицит на витамин C. Витамин С, известен също като аскорбинова киселина, действа като коензим на лизилхидроксилази и пролилхидроксилази. Когато липсва, амино киселини лизинът и пролинът вече не могат да бъдат хидроксилирани в съединителнотъканния протеин. Тъй като има постоянно изграждане и разграждане на съединителната тъкан протеини, протеиновите вериги могат да се свързват все по-рядко през периода на недостиг на витамин. Съединителната тъкан става отпусната и вече не може да изпълнява правилно функцията си. Възникват широк спектър от симптоми, включително общо изтощение, податливост към инфекции, кървене венци, загуба на зъби, лошо излекуване на рани, тежка кожа проблеми, загуба на мускули и много други здраве увреждания. Скорбутът в крайна сметка може олово до смърт чрез общ сърце неуспех или тежки инфекции. Древните моряци са били особено засегнати, тъй като не са успели да получат витамин C по време на дълги пътувания в морето. Доказано е, че болестта зараства незабавно, когато се дават определени храни като кисело зеле. Фактът, че причината за заболяването е дефицит на витамин С, е признат едва по-късно. Обаче избухването на морска болест скорбут по-късно е предотвратено чрез хранене на моряците с кисело зеле. Друго заболяване, но такова, което само частично може да бъде приписано на дефект в човешката лизилхидроксилаза, е Синдром на Ehlers-Danlos. Синдромът на Ehlers-Danlos е събирателен термин за различни наследствени заболявания на съединителната тъкан с различни причини. Този синдром се характеризира с тежка форма слабост на съединителната тъкан, Най- кожа е преразтегнат и ставите са хипермобилни. В този случай генетично променена лизилхидроксилаза предизвиква синдром на Ehlers-Danlos тип VI. Отговорен за това е мутирал ген, наречен PLOD1, който се намира в хромозома 1. Полученият дефектен ензим вече не е напълно функционален и може само недостатъчно да катализира реакциите на хидроксилиране на лизин. A слабост на съединителната тъкан развива се с известните симптоми, както и допълнително засягане на очите и вътрешни органи. Синдромът на Ehlers-Danlos тип VI е автозомно-рецесивен.
