Lysylhydroxylázy predstavujú skupinu enzýmy zodpovedný za hydroxyláciu lyzín zvyšky vo vnútri proteíny. Podieľajú sa teda hlavne na formovaní spojivové tkanivo. Poruchy funkcie lyzylhydroxyláz sa prejavujú pri takých chorobách, ako je skorbut alebo dedičné ochorenie Ehlers-Danlosov syndróm.
Čo sú lyzylhydroxylázy?
Lyzylhydroxylázy sú enzýmy ktorého funkciou je katalyzovať posttranslačnú modifikáciu aminokyseliny lyzín zabudovaním hydroxylovej skupiny do hydroxyllyzínu. To posilňuje spojivové tkanivo pretože ich proteínové reťazce majú príležitosť ďalej sa zosieťovať prostredníctvom hydroxylových skupín. Ľudská lyzylhydroxyláza pozostáva z 727 aminokyseliny, medzi inými. Lysylhydroxylázy tiež patria do skupiny hydroxyláz, tj enzýmy ktoré všeobecne katalyzujú zabudovanie hydroxylových skupín do molekuly. Teda okrem lyzylhydroxyláz, prolylhydroxyláz, fenylalanínhydroxylázy, tyrozínhydroxylázy alebo tryptofán hydroxyláza tiež patrí do skupiny hydroxyláz alebo oxidoreduktáz. Najmä spolu s prolylhydroxylázami hrajú lyzylhydroxylázy dôležitú úlohu vo funkcii spojivové tkanivo. Obidve skupiny enzýmov vyžadujú koenzým vitamín C pre ich funkciu.
Funkcia, činnosť a roly
Funkciou lyzylhydroxyláz je výlučne katalyzácia zabudovania hydroxylových skupín do lyzín zvyšky v proteíne. V tomto procese je aminokyselina hydroxylamín tvorená z lyzínu ako súčasť posttranslačnej modifikácie. Aj keď sa hydroxylamín vyskytuje tiež voľne, nemôže byť v tejto forme zabudovaný do proteínu. Posttranslačná modifikácia teda znamená následnú premenu tejto aminokyseliny po vytvorení proteínu. Výmenou a vodík atómu pre hydroxylovú skupinu, je v tomto okamihu v proteíne zabudovaná funkčná skupina, ktorá môže vykonávať premosťovacie funkcie. Pomocou hydroxylovej skupiny sa môžu navzájom zosieťovať rôzne proteínové reťazce. Ďalej, cukor molekuly sa môže viazať na túto funkčnú skupinu. Obidve reakcie sú okrem iného veľmi dôležité pri tvorbe spojivového tkaniva. Spojivové tkanivo obklopuje organizmus a vnútorné orgány. Musí byť pevný a napnutý, aby bolo možné od seba oddeliť funkčne odlišné orgány. Toto zaisťuje proteíny spojivového tkaniva, ktoré obsahujú vysoké percento aminokyseliny lyzín a prolín. Po ich zabudovaní do bielkoviny oboje aminokyseliny sa následne čiastočne modifikujú na tento účel poskytnutím hydroxylovej skupiny. Ako už bolo uvedené, v prípade prolínu je táto reakcia katalyzovaná prolylhydroxylázami a v prípade lyzínu lyzylhydroxylázami. Po vytvorení proteínu teda tieto modifikačné reakcie poskytujú sieť proteínových reťazcov, ktoré predstavujú tesné spojivové tkanivo. Bez funkcie oboch enzýmov by tvorba funkčného spojivového tkaniva nebola vôbec možná. Oba enzýmy však fungujú iba pomocou kyseliny koenzýmovej askorbovej, tzn vitamín C. Preto v prípade štrukturálne zmenených enzýmov v dôsledku mutácie alebo nedostatku vitamín Cmôže byť narušené hromadenie spojivového tkaniva, čo vedie k závažným chorobám.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty
gen PLOD1 je zodpovedný za kódovanie ľudskej lyzylhydroxylázy. Názov PLOD1 je odvodený od názvu lyzylhydroxylázy „prokolagén-lyzín, 2-oxoglutarát-5-dioxygenáza 1.“ Toto gen sa nachádza na chromozóme 1. Pretože sa neustále vytvára nové spojivové tkanivo, je tu tiež trvalá potreba produkcie lyzylhydroxyláz. Preto mutácia tohto gen môže byť pre zdravie organizmu.
Choroby a poruchy
Poruchy funkcie lyzylhydroxyláz hrajú obzvlášť dôležitú úlohu pri skorbutovaní chorôb a Ehlers-Danlosov syndróm. Scurvy je známa ako choroba starodávneho námorníka, ktorá je spôsobená nedostatkom vitamín C. Vitamín C, známa tiež ako kyselina askorbová, pôsobí ako koenzým lyzylhydroxyláz a prolylhydroxyláz. Ak chýba, amino kyseliny lyzín a prolín už nemôžu byť hydroxylované v proteíne spojivového tkaniva. Pretože neustále dochádza k odbúravaniu spojivového tkaniva proteínysa môžu proteínové reťazce v priebehu obdobia čoraz menej zosieťovať avitaminóza. Spojivové tkanivo sa stáva ochabnutým a už nemôže správne plniť svoju funkciu. Vyskytuje sa široká škála príznakov, vrátane všeobecného vyčerpania, náchylnosti na infekcie, krvácania. ďasná, strata zubov, zlé liečenie rany, vážne koža problémy, úbytok svalov a mnoho ďalších zdravie poškodenia. Kurdovník môže nakoniec viesť na smrť cez generála srdce zlyhanie alebo ťažké infekcie. Postihnutí boli najmä starí námorníci, ktorí neboli schopní získať vitamín C počas dlhých plavieb na mori. Ukázalo sa, že choroba sa uzdravuje okamžite po podaní určitých potravín, ako je kyslá kapusta. Skutočnosť, že príčinou choroby bol nedostatok vitamínu C, sa zistila až neskôr. Vypuknutiu skorbutu námorníkovej choroby sa však neskôr dalo zabrániť kŕmením kyslej kapusty námorníkov. Ďalším ochorením, ktoré sa však dá len čiastočne pripísať defektu ľudskej lyzylhydroxylázy, je Ehlers-Danlosov syndróm. Ehlers-Danlosov syndróm je súhrnný pojem pre rôzne dedičné choroby spojivového tkaniva s rôznymi príčinami. Tento syndróm je charakterizovaný ťažkým slabosť spojivového tkaniva, koža je preťažený a kĺby sú hypermobilní. V tomto prípade geneticky zmenená lyzylhydroxyláza spúšťa Ehlers-Danlosov syndróm typu VI. Zodpovedný za to je mutovaný gén nazývaný PLOD1, ktorý sa nachádza na chromozóme 1. Výsledný defektný enzým už nie je plne funkčný a môže iba nedostatočne katalyzovať hydroxylačné reakcie na lyzíne. A slabosť spojivového tkaniva sa vyvíja so známymi príznakmi, ako aj s ďalším postihnutím očí a vnútorné orgány. Ehlers-Danlosov syndróm typu VI je autozomálne recesívny.
