Lysylhydroxylázy představují skupinu enzymy odpovědný za hydroxylaci lysin zbytky uvnitř Proteinů. Podílejí se tedy hlavně na tvorbě pojivové tkáně. Poruchy funkce lysylhydroxyláz se projevují takovými chorobami, jako je kurděje nebo dědičné Ehlers-Danlosův syndrom.
Co jsou lysylhydroxylázy?
Lysylhydroxylázy jsou enzymy jehož funkcí je katalyzovat posttranslační modifikaci aminokyseliny lysin začleněním hydroxylové skupiny do hydroxyllysinu. To posiluje pojivové tkáně protože jejich proteinové řetězce mají příležitost k dalšímu zesítění prostřednictvím hydroxylových skupin. Lidská lysylhydroxyláza se skládá z 727 aminokyseliny, mezi ostatními. Lysylhydroxylázy také patří do skupiny hydroxyláz, tzn enzymy které obecně katalyzují zabudování hydroxylových skupin do molekuly. Kromě lysylhydroxyláz tedy prolylhydroxylázy, fenylalaninhydroxylázy, tyrosinhydroxylázy nebo tryptofan hydroxyláza také patří do skupiny hydroxyláz nebo oxidoreduktáz. Zejména společně s prolylhydroxylázami hrají lysylhydroxylázy důležitou roli ve funkci pojivové tkáně. Obě skupiny enzymů vyžadují koenzym vitamin C pro jejich funkci.
Funkce, akce a role
Funkce lysylhydroxyláz je výhradně katalyzovat zabudování hydroxylových skupin do lysin zbytky v proteinu. V tomto procesu je aminokyselina hydroxylamin tvořena z lysinu jako součást posttranslační modifikace. Ačkoli se hydroxylamin vyskytuje také volně, nelze jej v této formě zabudovat do proteinu. Posttranslační modifikace tedy znamená následnou přeměnu této aminokyseliny po vytvoření proteinu. S výměnou a vodík atomu pro hydroxylovou skupinu, je v tomto bodě do proteinu začleněna funkční skupina, která může vykonávat přemosťovací funkce. S pomocí hydroxylové skupiny se mohou navzájem zesíťovat různé proteinové řetězce. Dále cukr molekuly se může vázat na tuto funkční skupinu. Obě reakce jsou mimo jiné velmi důležité při tvorbě pojivové tkáně. Pojivová tkáň obklopuje organismus a vnitřní orgány. Musí být pevný a napnutý, aby bylo možné oddělit funkčně odlišné orgány od sebe navzájem. To zajišťuje Proteinů pojivové tkáně, které obsahují vysoké procento z aminokyseliny lysin a prolin. Po jejich začlenění do proteinu obojí aminokyseliny se pro tento účel následně částečně modifikují přidáním hydroxylové skupiny. Jak již bylo uvedeno, v případě prolinu je tato reakce katalyzována prolylhydroxylázami a v případě lysinu lysylhydroxylázami. Po vytvoření proteinu tedy tyto modifikační reakce poskytují síť proteinových řetězců, které představují těsnou pojivovou tkáň. Bez funkce obou enzymů by tvorba funkční pojivové tkáně nebyla vůbec možná. Oba enzymy však fungují pouze pomocí kyseliny koenzymové askorbové, tzn vitamin C. Proto v případě strukturálně změněných enzymů v důsledku mutace nebo nedostatku vitamin Cmůže dojít k narušení hromadění pojivové tkáně, což vede k závažným onemocněním.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty
Projekt gen PLOD1 je zodpovědný za kódování lidské lysylhydroxylázy. Název PLOD1 je odvozen od názvu lysylhydroxylázy „prokolagen lysin, 2-oxoglutarát-5-dioxygenáza 1.“ Tento gen nachází se na chromozomu 1. Jelikož se neustále vytváří nová pojivová tkáň, je zde také trvalá potřeba produkce lysylhydroxyláz. Proto mutace tohoto gen může být velmi důsledné pro zdraví organismu.
Nemoci a poruchy
Poruchy funkce lysylhydroxyláz hrají obzvláště důležitou roli při chorobách skorbut a Ehlers-Danlosův syndrom. Kurděje je známá jako choroba starověkého námořníka, která je způsobena nedostatkem vitamín C. Vitamín C, také známý jako kyselina askorbová, působí jako koenzym lysylhydroxyláz a prolylhydroxyláz. Když chybí, amino kyseliny lysin a prolin již nelze v proteinu pojivové tkáně hydroxylovat. Protože dochází k neustálému budování a rozpadu pojivové tkáně Proteinů, mohou se proteinové řetězce během období nedostatek vitaminu. Pojivová tkáň se stává ochablou a již nemůže správně plnit svou funkci. Vyskytuje se široká škála příznaků, včetně obecného vyčerpání, náchylnosti k infekcím, krvácení žvýkačky, ztráta zubu, špatné hojení rány, těžké kůže problémy, ztráta svalové hmoty a mnoho dalších zdraví narušení. Kurděje může nakonec vést k smrti přes generála srdce selhání nebo závažné infekce. Postižení byli zejména staří námořníci, kteří nebyli schopni získat vitamín C při dlouhých plavbách na moři. Ukázalo se, že se nemoc uzdravuje okamžitě po podání určitých potravin, jako je zelí. Skutečnost, že příčinou onemocnění byl nedostatek vitaminu C, byla uznána až později. Vypuknutí kurděje nemoci námořníka bylo později zabráněno tím, že námořníci nakrmili zelím. Dalším onemocněním, které však lze přičíst pouze částečně defektu lidské lysylhydroxylázy, je Ehlers-Danlosův syndrom. Ehlers-Danlosův syndrom je souhrnný termín pro různá dědičná onemocnění pojivové tkáně s různými příčinami. Tento syndrom je charakterizován závažným slabost pojivové tkáně, kůže je přetížen a klouby jsou hypermobilní. V tomto případě geneticky pozměněná lysylhydroxyláza spouští Ehlers-Danlosův syndrom typu VI. Odpovědný za to je mutovaný gen zvaný PLOD1, který se nachází na chromozomu 1. Výsledný defektní enzym již není plně funkční a může pouze nedostatečně katalyzovat hydroxylační reakce na lysinu. A slabost pojivové tkáně se vyvíjí se známými příznaky i s dalším postižením očí a vnitřní orgány. Ehlers-Danlosův syndrom typu VI je autozomálně recesivní.
