هيدروكسيلاز ليسيل

هيدروكسيلاز ليسيل تمثل مجموعة من الإنزيمات المسؤولة عن التحلل المائي لبقايا اللايسين داخل البروتينات. لذلك فهم يساهمون بشكل أساسي في بنية النسيج الضام. يتم التعبير عن الاضطرابات في وظيفة lysyl hydroxylases في أمراض مثل الاسقربوط أو متلازمة Ehlers-Danlos الوراثية.

ما هي هيدروكسيلاز ليسيل؟

Lysyl hydroxylases هي إنزيمات وظيفتها تحفيز التعديل اللاحق للترجمة للحمض الأميني ليسين من خلال دمج مجموعة هيدروكسيل في هيدروكسيل ليسين. هذا يقوي النسيج الضام لأن سلاسل البروتين الخاصة به تُمنح الفرصة للتواصل بشكل أكبر عبر مجموعات الهيدروكسيل.

يتكون هيدروكسيلاز ليسيل الإنسان من 727 حمض أميني. تنتمي lysyl hydroxylases أيضًا إلى مجموعة hydroxylases ، أي الإنزيمات التي تحفز بشكل عام دمج مجموعات الهيدروكسيل في الجزيئات. بالإضافة إلى lysyl hydroxylases ، فإن hydroxylases أو oxidoreductases تشمل أيضًا هيدروكسيلازز ، أو phenylalanine hydroxylase ، أو tyrosine hydroxylase أو tryptophan hydroxylase. تلعب lysyl hydroxylases دورًا مهمًا في وظيفة النسيج الضام ، خاصةً مع هيدروكسيلاز البرولايل. تتطلب كلتا مجموعتي الإنزيم أنزيم فيتامين ج لوظائفهما.

الوظيفة والتأثير والمهام

تتكون وظيفة lysyl hydroxylases حصريًا من تحفيز دمج مجموعات الهيدروكسيل في بقايا ليسين داخل البروتين. في سياق تعديل ما بعد متعدية ، يتكون حمض هيدروكسيل أمين من ليسين.

على الرغم من أن هيدروكسيلامين مجاني أيضًا ، إلا أنه لا يمكن دمجه في البروتين بهذا الشكل. وبالتالي ، فإن التعديل اللاحق للترجمة يعني التحويل اللاحق لهذا الحمض الأميني بعد تكوين البروتين. عندما يتم استبدال ذرة الهيدروجين بمجموعة الهيدروكسيل ، يتم دمج مجموعة وظيفية يمكنها أداء وظائف التجسير في البروتين في هذه المرحلة. بمساعدة مجموعة الهيدروكسيل ، يمكن ربط سلاسل البروتين المختلفة معًا. علاوة على ذلك ، يمكن أن ترتبط جزيئات السكر بهذه المجموعة الوظيفية. من بين أمور أخرى ، كلا التفاعلين مهمان جدًا في تطوير النسيج الضام.

يحيط النسيج الضام بالكائن الحي والأعضاء الداخلية. يجب أن يكون حازمًا ومشدودًا حتى يتمكن من التمييز بين الأعضاء المختلفة وظيفيًا. يتم ضمان ذلك من خلال بروتينات النسيج الضام ، والتي تحتوي على نسبة عالية من الأحماض الأمينية ليسين وبرولين.لهذا الغرض ، يتم تعديل كلا الأحماض الأمينية جزئيًا بعد دمجها في البروتين عن طريق إضافة مجموعة الهيدروكسيل. كما ذكرنا سابقًا ، يتم تحفيز هذا التفاعل مع البرولين بواسطة هيدروكسيلاز البرولايل والليسين بواسطة هيدروكسيلاز ليسيل. بعد تكوين البروتين ، تخلق تفاعلات التعديل هذه شبكة من سلاسل البروتين التي تمثل نسيجًا ضامًا ضيقًا.

بدون وظيفة كلا الإنزيمين ، لن يكون تطوير النسيج الضام الوظيفي ممكنًا على الإطلاق. ومع ذلك ، يعمل كلا الإنزيمين فقط بمساعدة الإنزيم المساعد حمض الأسكوربيك ، أي فيتامين سي. مع الإنزيمات المعدلة هيكليًا من خلال الطفرات أو نقص فيتامين C ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى حدوث اضطرابات في بنية النسيج الضام وبالتالي إلى أمراض خطيرة.

التعليم والوقوع والخصائص والقيم المثلى

إن جين PLOD1 مسؤول عن ترميز ليسيل هيدروكسيلاز البشري. اسم PLOD1 مشتق من اسم lysyl hydroxylase "Prokollagen-Lysin ، 2-Oxoglutarat-5-Dioxygenase 1". يقع هذا الجين على الكروموسوم 1. نظرًا لأن النسيج الضام الجديد يتم إنتاجه باستمرار ، فهناك أيضًا حاجة دائمة لإنتاج lysyl hydroxylases. لذلك يمكن أن يكون لتحور هذا الجين عواقب وخيمة للغاية على صحة الكائن الحي.

الأمراض والاضطرابات

تلعب الاضطرابات في وظيفة lysyl hydroxylases دورًا مهمًا بشكل خاص في متلازمة الاسقربوط ومتلازمة Ehlers-Danlos. يُعرف داء الأسقربوط بأنه مرض بحري قديم ينتج عن نقص فيتامين سي. فيتامين ج ، المعروف أيضًا باسم حمض الأسكوربيك ، يعمل بمثابة أنزيم من هيدروكسيلاز ليسيل وبروليل هيدروكسيلاز. إذا كان مفقودًا ، فإن الأحماض الأمينية ليسين وبرولين في بروتين النسيج الضام لا يمكن أن تكون هيدروكسيل.

نظرًا لوجود تراكم وانهيار مستمرين لبروتينات النسيج الضام ، فإن سلاسل البروتين تكون أقل قدرة على الاتصال بالشبكة خلال فترة نقص الفيتامينات. يصبح النسيج الضام رخوًا ولا يمكنه أداء وظيفته بشكل صحيح. تحدث مجموعة متنوعة من الأعراض ، بما في ذلك الإرهاق العام ، والتعرض للعدوى ، ونزيف اللثة ، وفقدان الأسنان ، وسوء التئام الجروح ، ومشاكل الجلد الشديدة ، وهزال العضلات والعديد من الإعاقات الصحية الأخرى. يمكن أن يؤدي الاسقربوط في النهاية إلى الوفاة بسبب قصور القلب العام أو الالتهابات الشديدة. تأثر البحارة القدامى بشكل خاص لأنهم لم يتمكنوا من الحصول على ما يكفي من فيتامين ج خلال الرحلات الطويلة في البحر.

لقد ثبت أن المرض يشفى فورًا عند تناول أطعمة معينة مثل مخلل الملفوف. ولم يتم التعرف إلا لاحقًا على أن سبب المرض هو نقص فيتامين سي. تم في وقت لاحق منع انتشار مرض الاسقربوط للبحارة عن طريق إطعام البحارة بمخلل الملفوف. مرض آخر ، يمكن أن يعزى جزئيًا فقط إلى خلل في ليسيل هيدروكسيلاز الإنسان ، هو متلازمة إهلرز دانلوس. متلازمة اهلرز دانلوس مصطلح جماعي لمختلف أمراض النسيج الضام الوراثية ذات الأسباب المختلفة. تتميز هذه المتلازمة بضعف شديد في النسيج الضام.

الجلد مفرط في التمدد والمفاصل مفرطة الحركة. يتسبب هيدروكسيلاز ليسيل المعدل وراثيًا في الإصابة بمتلازمة إيلرز دانلوس من النوع السادس. الجين المتحور المسمى PLOD1 ، والموجود في الكروموسوم 1 ، هو المسؤول عن ذلك. لم يعد الإنزيم المعيب الناتج عن هذا يعمل بكامل طاقته ويمكنه فقط تحفيز تفاعلات الهيدروكسيل بشكل غير كافٍ على اللايسين. يتطور النسيج الضام الضعيف مع ظهور الأعراض المعروفة بالإضافة إلى إصابة العين والأعضاء الداخلية بشكل إضافي. يمكن أن تُورث متلازمة النوع السادس من متلازمة إيلرز دانلوس كصفة جسدية متنحية.