Lizil hidroksilaze

Lizil hidroksilaze predstavljajo skupino encimov, ki so odgovorni za hidroksilacijo ostankov lizina znotraj beljakovin. Tako prispevajo predvsem k strukturi vezivnega tkiva. Motnje v delovanju lizil hidroksilaze so izražene pri boleznih, kot so skorbut ali dedni Ehlers-Danlos sindrom.

Kaj so lizil hidroksilaze?

Lizil hidroksilaze so encimi, katerih naloga je katalizirati posttralacijsko modifikacijo aminokisline lizin z vključitvijo hidroksilne skupine v hidroksil lizin. To krepi vezivno tkivo, ker imajo njegove beljakovinske verige priložnost, da se še naprej povežejo prek hidroksilnih skupin.

Človeška lizil hidroksilaza sestavlja 727 aminokislin. Lizile hidroksilaze spadajo tudi v skupino hidroksilaz, to je encimov, ki na splošno katalizirajo vgradnjo hidroksilnih skupin v molekule. Hidroksilaze ali oksidoreduktaze poleg lizil hidroksilaze vključujejo tudi prolil hidroksilaze, fenilalanin hidroksilazo, tirozin hidroksilazo ali triptofan hidroksilazo. Lizil hidroksilaze imajo skupaj s prolil hidroksilazo pomembno vlogo pri delovanju vezivnega tkiva. Obe skupini encimov za svoje delovanje potrebujeta koencim vitamin C.

Funkcija, učinek in naloge

Funkcija lizil hidroksilaze obsega izključno kataliziranje vgradnje hidroksilnih skupin v ostanke lizina znotraj proteina. Med posttralacijsko modifikacijo se iz lizina tvori aminokislina hidroksilamin.

Čeprav je hidroksilamin tudi prost, ga v tej obliki ni mogoče vključiti v beljakovine. Post-translacijska sprememba torej pomeni naknadno pretvorbo te aminokisline po kopičenju beljakovin. Ko se atom vodika zamenja za hidroksilno skupino, je na tem mestu v protein vgrajena funkcionalna skupina, ki lahko opravlja premostitvene funkcije. S pomočjo hidroksilne skupine se lahko različne beljakovinske verige povežejo. Poleg tega se molekule sladkorja lahko vežejo na to funkcionalno skupino. Obe reakciji sta med drugim zelo pomembni pri razvoju vezivnega tkiva.

Vezno tkivo obdaja organizem in notranje organe. Da se lahko razlikuje med funkcionalno različnimi organi, mora biti trden in napet. To zagotavljajo beljakovine vezivnega tkiva, ki vsebujejo visok odstotek aminokislin lizin in prolin.V ta namen se obe aminokislini po vključitvi v beljakovine delno spremenita z dodatkom hidroksilne skupine. Kot smo že omenili, s prolinom to reakcijo katalizirajo prolil hidroksilaze, z lizinom pa lizil hidroksilaze. Te tvorbene reakcije po tvorbi beljakovin ustvarijo mrežo beljakovinskih verig, ki predstavljajo tesno vezivno tkivo.

Brez delovanja obeh encimov razvoj funkcionalnega vezivnega tkiva sploh ne bi bil mogoč. Vendar pa oba encima delujeta samo s pomočjo koencima askorbinske kisline, to je vitamina C. S strukturno spremenjenimi encimi zaradi mutacije ali pomanjkanja vitamina C lahko to privede do motenj v strukturi vezivnega tkiva in s tem do resnih bolezni.

Izobraževanje, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti

Gen PLOD1 je odgovoren za kodiranje humane lizil hidroksilaze. Ime PLOD1 izhaja iz imena lizil hidroksilaze "prokolagen lizin, 2-oksoglutarat-5-dioksigenaza 1". Ta gen se nahaja na kromosomu 1. Ker se stalno ustvarja novo vezivno tkivo, obstaja tudi trajna potreba po proizvodnji lizil hidroksilaze. Mutacija tega gena ima torej lahko zelo resne posledice za zdravje organizma.

Bolezni in motnje

Motnje v delovanju lizil hidroksilaze imajo posebno pomembno vlogo pri skorbutu in Ehlers-Danlos sindromu. Škrlat je znan kot starodavna morska bolezen, ki jo povzroča pomanjkanje vitamina C. Vitamin C, znan tudi kot askorbinska kislina, deluje kot koencim lizil hidroksilaze in prolil hidroksilaze. Če ga manjka, aminokislin lizin in prolin v proteinih vezivnega tkiva ne more več hidroksilirati.

Ker stalno nastajajo in razgrajujejo beljakovine vezivnega tkiva, se beljakovinske verige v obdobju pomanjkanja vitamina vse manj povežejo. Vezno tkivo postane ohlapno in ne more več pravilno opravljati svoje funkcije. Pojavijo se številni simptomi, vključno s splošno izčrpanostjo, dovzetnostjo za okužbe, krvavitvijo dlesni, izgubo zob, slabim celjenjem ran, hudimi kožnimi težavami, zapravljanjem mišic in številnimi drugimi zdravstvenimi okvarami. Skrb lahko na koncu povzroči smrt zaradi splošnega srčnega popuščanja ali hudih okužb. Starodavni pomorščaki so bili še posebej prizadeti, ker med daljšimi plovbami na morju niso mogli dobiti dovolj vitamina C.

Pokazalo se je, da se bolezen zdravi takoj, ko dajemo določena živila, na primer kislo zelje. Šele kasneje je bilo ugotovljeno, da je vzrok bolezni pomanjkanje vitamina C. Izbruh škrlatine zaradi bolezni pomorščakov je pozneje preprečil hranjenje pomorščakov z kislim zeljem. Druga bolezen, ki jo lahko le delno pripišemo pomanjkljivosti humane lizil hidroksilaze, je sindrom Ehlers-Danlos. Sindrom Ehlers-Danlos je skupni izraz za različne dedne bolezni vezivnega tkiva z različnimi vzroki. Za ta sindrom je značilna huda oslabelost vezivnega tkiva.

Koža je pretirano raztegljiva, sklepi pa premočni. Gensko spremenjena lizil hidroksilaza sproži Ehlers-Danlos sindrom tipa VI. Za to je odgovoren mutiran gen imenovan PLOD1, ki se nahaja na kromosomu 1. Okvarjeni encim, ki nastane iz tega, ni več popolnoma funkcionalen in lahko le nezadostno katalizira reakcije hidroksilacije na lizinu. Pri znanih simptomih in dodatnem vključevanju oči in notranjih organov se razvije šibko vezivno tkivo. Ehlers-Danlos sindrom tipa VI lahko podedujemo kot avtosomno recesivno lastnost.