Desmosin

Desmosin je proteinogena aminokislina. Skupaj z drugimi aminokislinami tvori vlaknine in strukturni protein elastin. Z mutacijami v genu ELN se moti struktura elastina.

Kaj je desmozin?

Aminokisline so pomemben del človeškega organizma. So razred organskih spojin, ki so tvorjene iz vsaj ene karboksi skupine in ene amino skupine. Aminokisline so torej karboksilne kisline in amini.

Aminokisline lahko glede na njihov položaj glede na karboksi skupino dodelimo različnim skupinam. Aminokisline s končno karboksi skupino imenujemo geminalne ali α in štejejo med α-aminokisline. Te aminokisline so elementi beljakovin. Človeško telo ima več kot 20 proteinogenih aminokislin in 400 neproteinogenih aminokislin. D-aminokisline so posebna skupina. Ena izmed več kot 20 proteinogenih aminokislin je desmozin, ki skupaj s podobno vgrajenim izodesmosinom tvori vlaknin beljakovinski elastin.

Elastin in njegov topni predhodnik tropoelastin spadata med strukturne beljakovine in prispevata k oblikovanju in zadrževanju anatomskih struktur. Elastin ima posebno vlogo pri sposobnosti raztezanja velikih krvnih žil, na primer aorte.

Funkcija, učinek in naloge

Desmosin je formalno štirioglata aminokislina. V sredini ima piridinijev obroč. Piridin je kemična spojina z empirično formulo C5H5N, ki se lahko dodeli heterocikličnim matičnim sistemom in tvori najpreprostejši azin v obliki šestčlanskega obroča z enim dušikovim atomom in petimi atomi ogljika.

Zahvaljujoč svojemu osrednjemu piridinijevemu obroču lahko desmosin poveže posamezne beljakovinske beljakovine z vlakninami elastin. Sestava elastina je podobna sestavi kolagena. Namesto hidroksilizina pa ima elastin pomemben delež valina. Ostanki lizina oksidirajo do alizina z encimom lizil oksidaza. Trije alizini in en lizin nato tvorijo desmozin v obliki obroča. Ta oblika igra pomembno vlogo pri elastičnosti celotne molekule elastina.

Kot beljakovinska mreža je elastin sestavljen iz enot, povezanih z desmosinom, in je elastično raztegljiv. Pljuča ter koža in krvne žile so odvisni od elastina in njegove sestavine desmosin, saj le tako pridobijo znatno elastičnost. Desmosin fluorescira modro pod UV svetlobo in daje elastinu svojo rumeno barvo, netopnost v vodi, toplotno stabilnost in odpornost na alkalije in proteaze.

Izobraževanje, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti

Tvorba desmozina je znana tudi kot biosinteza desmosina. Med to biosintezo se končne amino skupine L-lizinskih enot pretvorijo v ω-aldehide z encimom liziloksidaza z oksidacijo.

Lizil oksidaza je beljakovinska lizin 6 oksidaza in tako ustreza encimu, ki se pojavlja v zunajceličnem prostoru vezivnega tkiva. Pri navzkrižni povezavi elastina in kolagena služi kot katalizator in mehanski stabilizator beljakovin. Med biosintezo desmozina lizil oksidaza pretvori lizin v alilizin. Ta postopek poteka v zunajceličnem matriksu in stabilizira navzkrižne povezave med kolagenom in elastinom, s kemijskega vidika pa reakcija ustreza oksidativnemu razkroju, da nastane aldehid. Alizin tvori alisinaldol ali desmosin z aldehidnimi ostanki sosednjih molekul tropelastina skozi aldolovo kondenzacijo.

Preostali lizin preko svoje amino skupine tvori Schiffovo bazo in ustvari izodesmosin. Vsa mikrofibrila poleg krvnih žil, pljuč in kože vsebujejo še desmozin. To so najmanjša vlakna kolagenega, retikularnega in elastičnega tkiva.

Bolezni in motnje

Tvorba elastina iz komponent, kot je desmosin, je motena pri različnih boleznih. Te bolezni vključujejo predvsem mutacije v genu ELN. Najpomembnejše med njimi so dermatokalaza, Williams-Beurenov sindrom in subvalvularna prirojena aortna stenoza. Dermatokalaza je skupina sprememb vezivnega tkiva z družinskim nabiranjem.

Za to skupino je značilno povešeno, manj elastično in nagubano kožo na različnih delih telesa. Gen ELN kodira elastin in lahko povzroči takšne simptome z mutacijo. Williams-Beurenov sindrom je v primerjavi s tem dokaj redek in prizadene le enega od 20.000 novorojenčkov. Bolezen povzroči napako na kromosomu sedem. Genom lokusa je 7q11.23. Zaradi okvare na tej točki prizadeti osebi primanjkuje gena elastina in sosednjih genov. Črtanje gena elastina povzroča obrazni dismorfizem in motnje v notranji organski strukturi. Posledica tega je lahko srčna napaka, kot je supravalvularna aortna stenoza in nepravilnosti v ledvicah, kot sta podkovana ledvica ali ledvična vaskularna stenoza. Poleg tega pogosto obstaja kognitivna invalidnost.

Duševne sposobnosti prizadetih so podpovprečne. Kljub besedni izraznosti večinoma tvorijo stavke z malo vsebine. Branje začnejo že v zelo zgodnji starosti, kar pogosto preceni njihove duševne sposobnosti. Njihov popoln nagib poleg hiperleksije pogosto vodi do precenjevanja. Kot oblika mutacije elastina ustreza subvalvularna prirojena aortna stenoza srčni malformaciji, povezani z zožitvijo glavne arterije. Supravalvularna stenoza leži na aortni zaklopki na začetku aorte.

Za to obliko srčne napake so pogosto značilne utesnitve v obliki peščenega stekla, ki ležijo nad odprtino koronarnih žil. Tudi naraščajoči del aorte se lahko zoži. Ta oblika aortne stenoze se pojavlja še posebej pogosto v okviru pravkar obravnavanega Williamsove-Beurenovega sindroma. To srčno napako smo že opazili ne glede na bolezen. V tem primeru pa ni nujno, da je to povezano z mutacijo gena elastina.