Lysyl hydroxylase

Lysyl hydroxylase đại diện cho một nhóm các enzym chịu trách nhiệm cho quá trình hydroxyl hóa dư lượng lysine trong protein. Vì vậy chúng chủ yếu đóng góp vào cấu trúc của mô liên kết. Rối loạn chức năng của lysyl hydroxylase được biểu hiện trong các bệnh như bệnh còi hoặc hội chứng Ehlers-Danlos di truyền.

Lysyl hydroxylases là gì?

Lysyl hydroxylase là các enzym có nhiệm vụ xúc tác quá trình biến đổi sau dịch mã của lysine axit amin bằng cách kết hợp một nhóm hydroxyl vào hydroxyl lysine. Điều này củng cố mô liên kết vì các chuỗi protein của nó được tạo cơ hội để kết nối với nhau thông qua các nhóm hydroxyl.

Lysyl hydroxylase của con người bao gồm 727 axit amin. Các lysyl hydroxylase cũng thuộc nhóm hydroxylase, tức là các enzym thường xúc tác sự kết hợp các nhóm hydroxyl vào phân tử. Ngoài lysyl hydroxylase, các hydroxylases hoặc oxidoreductase cũng bao gồm các hydroxylase prolyl, phenylalanin hydroxylase, tyrosine hydroxylase hoặc tryptophan hydroxylase. Đặc biệt là cùng với các hydroxylase prolyl, các lysyl hydroxylases đóng một vai trò quan trọng trong chức năng của mô liên kết. Cả hai nhóm enzyme đều cần coenzyme vitamin C cho chức năng của chúng.

Chức năng, tác dụng và nhiệm vụ

Chức năng của lysyl hydroxylase chỉ bao gồm xúc tác sự kết hợp của các nhóm hydroxyl vào các gốc lysine trong protein. Trong quá trình sửa đổi sau dịch mã, axit amin hydroxylamine được hình thành từ lysine.

Mặc dù hydroxylamine cũng tự do, nhưng nó không thể kết hợp vào protein ở dạng này. Do đó, sửa đổi sau dịch mã có nghĩa là sự chuyển đổi tiếp theo của axit amin này sau khi protein đã được tạo thành. Khi một nguyên tử hydro được trao đổi cho nhóm hydroxyl, một nhóm chức năng có thể thực hiện chức năng cầu nối được xây dựng trong protein tại thời điểm này. Với sự trợ giúp của nhóm hydroxyl, các chuỗi protein khác nhau có thể liên kết với nhau. Hơn nữa, các phân tử đường có thể liên kết với nhóm chức năng này. Cả hai phản ứng đều rất quan trọng, trong số những thứ khác, trong sự phát triển của mô liên kết.

Mô liên kết bao quanh sinh vật và các cơ quan nội tạng. Nó phải cứng và căng để có thể phân biệt giữa các cơ quan chức năng khác nhau. Điều này được đảm bảo bởi các protein của mô liên kết, chứa một tỷ lệ cao các axit amin lysine và proline.Vì mục đích này, cả hai axit amin sau đó được biến đổi một phần sau khi kết hợp chúng vào protein bằng cách thêm nhóm hydroxyl. Như đã đề cập, với proline, phản ứng này được xúc tác bởi prolyl hydroxylases và với lysine bởi lysyl hydroxylases. Sau khi hình thành protein, các phản ứng biến đổi này tạo ra một mạng lưới các chuỗi protein đại diện cho mô liên kết chặt chẽ.

Nếu không có chức năng của cả hai enzym, sự phát triển của các mô liên kết chức năng sẽ không thể thực hiện được. Tuy nhiên, cả hai enzym chỉ hoạt động với sự trợ giúp của axit ascorbic coenzym, tức là vitamin C. Trong trường hợp các enzym bị thay đổi cấu trúc do đột biến hoặc thiếu vitamin C, điều này có thể dẫn đến sự phá vỡ cấu trúc của mô liên kết và do đó dẫn đến các bệnh nghiêm trọng.

Giáo dục, sự xuất hiện, thuộc tính và giá trị tối ưu

Gen PLOD1 chịu trách nhiệm mã hóa lysyl hydroxylase của người. Tên PLOD1 có nguồn gốc từ tên của lysyl hydroxylase "Prokollagen-Lysin, 2-Oxoglutarat-5-Dioxygenase 1". Gen này nằm trên nhiễm sắc thể số 1. Vì các mô liên kết mới liên tục được tạo ra, nên cũng có nhu cầu thường xuyên cho việc sản xuất lysyl hydroxylase. Do đó, một đột biến của gen này có thể gây ra những hậu quả rất nghiêm trọng đối với sức khỏe của sinh vật.

Bệnh & Rối loạn

Rối loạn chức năng của lysyl hydroxylase đóng một vai trò đặc biệt quan trọng trong bệnh còi và hội chứng Ehlers-Danlos. Scorbut được biết đến là một bệnh đi biển từ xa xưa, nguyên nhân là do thiếu vitamin C. Vitamin C, còn được gọi là axit ascorbic, có chức năng như một coenzym của lysyl hydroxylases và prolyl hydroxylases. Nếu thiếu nó, các axit amin lysine và proline trong protein mô liên kết không còn có thể được hydroxyl hóa.

Vì có sự tích tụ và phân hủy liên tục của các protein mô liên kết, các chuỗi protein ngày càng ít có khả năng kết nối trong thời kỳ thiếu vitamin. Các mô liên kết trở nên chùng nhão và không còn có thể thực hiện đúng chức năng của nó. Một loạt các triệu chứng xảy ra, bao gồm kiệt sức chung, dễ bị nhiễm trùng, chảy máu nướu răng, rụng răng, vết thương kém lành, các vấn đề về da nghiêm trọng, suy nhược cơ và nhiều suy giảm sức khỏe khác. Bệnh còi cuối cùng có thể dẫn đến tử vong do suy tim nói chung hoặc nhiễm trùng nặng. Những người đi biển cổ đại bị ảnh hưởng đặc biệt vì họ không thể nạp đủ vitamin C trong những chuyến đi biển dài ngày.

Nó đã được chứng minh rằng bệnh sẽ lành ngay lập tức khi cho một số thực phẩm như dưa cải bắp. Sau này người ta mới nhận ra rằng nguyên nhân của bệnh là do thiếu vitamin C. Sự bùng phát của bệnh scorbut của thuyền viên sau đó đã được ngăn chặn bằng cách cho thuyền viên ăn dưa cải. Một căn bệnh khác, chỉ một phần có thể là do khiếm khuyết trong lysyl hydroxylase ở người, là hội chứng Ehlers-Danlos. Hội chứng Ehlers-Danlos là một thuật ngữ chung cho các bệnh mô liên kết di truyền khác nhau với các nguyên nhân khác nhau. Hội chứng này được đặc trưng bởi sự suy yếu nghiêm trọng của mô liên kết.

Da có thể thay đổi quá mức và các khớp không thể cử động được. Một lysyl hydroxylase biến đổi gen gây ra hội chứng Ehlers-Danlos loại VI. Một gen đột biến được gọi là PLOD1, nằm trên nhiễm sắc thể số 1, chịu trách nhiệm cho việc này. Enzyme bị lỗi được hình thành từ đó không còn hoạt động đầy đủ và chỉ có thể xúc tác không đủ cho phản ứng hydroxyl hóa trên lysine. Một mô liên kết yếu phát triển với các triệu chứng đã biết cũng như sự liên quan thêm của mắt và các cơ quan nội tạng. Hội chứng Ehlers-Danlos loại VI có thể được di truyền như một tính trạng lặn trên NST thường.