Lizilhidroksilāzes ir fermentu grupa, kas ir atbildīga par lizīna atlikumu hidroksilēšanu olbaltumvielās. Tātad tie galvenokārt veicina saistaudu struktūru. Lizilhidroksilāzes funkcijas traucējumi izpaužas tādās slimībās kā skorbuts vai iedzimtais Ehlers-Danlos sindroms.
Kas ir lizilhidroksilāzes?
Lizilhidroksilāzes ir fermenti, kuru uzdevums ir katalizēt aminoskābes lizīna post-translācijas modifikācijas, iekļaujot hidroksilgrupu hidroksilizīnā. Tas stiprina saistaudus, jo to olbaltumvielu ķēdēm tiek dota iespēja tālāk savienoties, izmantojot hidroksilgrupas.
Cilvēka lizilhidroksilāze sastāv no 727 aminoskābēm. Lizilhidroksilāzes pieder arī hidroksilāžu grupai, t.i., fermentiem, kas parasti katalizē hidroksilgrupu iekļaušanos molekulās. Papildus lizilhidroksilāzēm hidroksilāzes vai oksidoreduktāzes ietver arī prolilhidroksilāzes, fenilalanīna hidroksilāzi, tirozīna hidroksilāzi vai triptofāna hidroksilāzi. Īpaši kopā ar prolilhidroksilāzēm lizila hidroksilāzēm ir nozīmīga loma saistaudu funkcijā. Abām enzīmu grupām to funkcijai nepieciešams koenzīma C vitamīns.
Funkcija, efekts un uzdevumi
Lizilhidroksilāžu funkcija sastāv tikai no hidroksilgrupu iekļaušanas katalizēšanas lizīna atlikumos proteīnā. Pēctranslācijas modifikācijas laikā no lizīna veidojas aminoskābe hidroksilamīns.
Lai arī hidroksilamīns ir arī brīvs, to šādā formā nevar iekļaut olbaltumvielās. Tāpēc pēctranslācijas modifikācija nozīmē sekojošu šīs aminoskābes pārvēršanu pēc olbaltumvielu uzkrāšanās. Kad ūdeņraža atoms tiek aizstāts ar hidroksilgrupu, šajā brīdī proteīnā tiek iebūvēta funkcionālā grupa, kas var veikt pārejas funkcijas. Ar hidroksilgrupas palīdzību dažādas olbaltumvielu ķēdes var sasaistīties. Turklāt cukura molekulas var saistīties ar šo funkcionālo grupu. Abas reakcijas ir ļoti svarīgas, cita starpā, saistaudu attīstībā.
Saistaudi apņem organismu un iekšējos orgānus. Tam jābūt stingram un saspringtam, lai varētu atšķirt funkcionāli atšķirīgos orgānus. To nodrošina saistaudu olbaltumvielas, kas satur lielu aminoskābju lizīna un prolīna procentuālo daudzumu.Šim nolūkam abas aminoskābes pēc to iekļaušanas olbaltumvielās tiek daļēji modificētas, pievienojot hidroksilgrupu. Kā jau minēts, ar prolīnu šo reakciju katalizē prolilhidroksilāzes un ar lizīnu - lizilhidroksilāzes. Pēc olbaltumvielu veidošanās šīs modifikācijas reakcijas izveido olbaltumvielu ķēžu tīklu, kas attēlo ciešus saistaudus.
Bez abu enzīmu funkcionēšanas saistošo audu attīstība vispār nebūtu iespējama. Tomēr abi fermenti darbojas tikai ar koenzīma askorbīnskābes, t.i., C vitamīna, palīdzību. Ar strukturāli izmainītiem fermentiem mutācijas vai C vitamīna trūkuma dēļ tas var izraisīt saistaudu struktūras traucējumus un tādējādi izraisīt nopietnas slimības.
Izglītība, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības
Gēns PLOD1 ir atbildīgs par cilvēka lizilhidroksilāzes kodēšanu. Nosaukums PLOD1 ir iegūts no lizilhidroksilāzes nosaukuma "Prokollagen-Lysin, 2-Oxoglutarat-5-Dioxygenase 1". Šis gēns atrodas 1. hromosomā. Tā kā pastāvīgi tiek ražoti jauni saistaudi, pastāvīga vajadzība ir arī lizilhidroksilāžu ražošanai. Tādēļ šī gēna mutācija var ļoti nopietni ietekmēt organisma veselību.
Slimības un traucējumi
Lizilhidroksilāžu funkcijas traucējumiem ir īpaši liela nozīme skorbuta un Ehlers-Danlos sindromā. Skorpijs ir pazīstams kā sena jūrniecības slimība, ko izraisa C vitamīna trūkums. C vitamīns, pazīstams arī kā askorbīnskābe, darbojas kā lizilhidroksilāžu un prolilhidroksilāžu koenzīms. Ja tā trūkst, saistaudu olbaltumvielu aminoskābes lizīnu un prolīnu vairs nevar hidroksilēt.
Tā kā pastāvīga saistaudu olbaltumvielu uzkrāšanās un sabrukšana, vitamīnu deficīta periodā olbaltumvielu ķēdes arvien mazāk spēj savienoties. Saistaudi kļūst ļengani un vairs nespēj pareizi pildīt savas funkcijas. Rodas dažādi simptomi, tai skaitā vispārējs izsīkums, uzņēmība pret infekcijām, smaganu asiņošana, zobu zaudēšana, slikta brūču sadzīšana, smagas ādas problēmas, muskuļu novājēšana un daudzi citi veselības traucējumi. Gurkstis galu galā var izraisīt nāvi no vispārējas sirds mazspējas vai smagām infekcijām. Īpaši cieta senie jūrnieki, jo ilgi braucienu laikā jūrā viņi nevarēja iegūt pietiekami daudz C vitamīna.
Ir pierādīts, ka slimība nekavējoties dziedē, dodot noteiktus ēdienus, piemēram, kāpostus. Tikai vēlāk tika atzīts, ka slimības cēlonis bija C vitamīna deficīts. Jūrnieku slimības uzliesmojuma uzliesmojumu vēlāk varēja novērst, barojot jūrniekus ar kāpostiem. Vēl viena slimība, kuru tikai daļēji var saistīt ar cilvēka lizilhidroksilāzes defektu, ir Ehlersa-Danlosa sindroms. Ehlers-Danlos sindroms ir kolektīvs termins dažādām iedzimtām saistaudu slimībām ar dažādiem cēloņiem. Šo sindromu raksturo smags saistaudu vājums.
Āda ir pārlieku stiepjama, un locītavas ir pārvietojamas. Ģenētiski modificēta lizilhidroksilāze izraisa Ehlera-Danlosa sindroma VI tipu. Par to ir atbildīgs mutācijas gēns ar nosaukumu PLOD1, kas atrodas 1. hromosomā. Bojātais ferments, kas no tā izveidots, vairs nedarbojas pilnībā un var tikai nepietiekami katalizēt lizīna hidroksilēšanas reakcijas. Vāji saistaudi attīstās ar zināmiem simptomiem, kā arī ar papildu iesaistīšanos acīs un iekšējos orgānos. VI tipa Ehlers-Danlos sindromu var mantot kā autosomālu recesīvu pazīmi.
