Lizilhidroksilaze predstavljajo skupino encimi odgovoren za hidroksilacijo lizin ostanki znotraj beljakovin. Tako v glavnem sodelujejo pri oblikovanju vezivnega tkiva. Motnje v delovanju lizilhidroksilaz se kažejo pri takih boleznih, kot so skorbut ali dedna Ehlers-Danlosov sindrom.
Kaj so lizilhidroksilaze?
Lizilhidroksilaze so encimi katerega naloga je katalizirati posttranslacijsko modifikacijo aminokisline lizin z vključitvijo hidroksilne skupine v hidroksilizin. To krepi vezivnega tkiva ker imajo njihove beljakovinske verige možnost nadaljnjega zamreženja preko hidroksilnih skupin. Človeška lizilhidroksilaza vsebuje 727 aminokisline, med ostalimi. Tudi lizilhidroksilaze spadajo v skupino hidroksilaz, tj encimi ki na splošno katalizirajo vključevanje hidroksilnih skupin v molekule. Tako so poleg lizilhidroksilaz še prolilhidroksilaze, fenilalanin hidroksilaza, tirozin hidroksilaza oz. triptofan hidroksilaza spada tudi v skupino hidroksilaz ali oksidoreduktaz. Zlasti skupaj s prolil hidroksilazami imajo lizil hidroksilaze pomembno vlogo pri delovanju vezivnega tkiva. Obe encimski skupini zahtevata koencim vitamin C za njihovo funkcijo.
Funkcija, delovanje in vloge
Naloga lizilhidroksilaz je izključno kataliziranje vključevanja hidroksilnih skupin v lizin ostanki znotraj beljakovin. V tem procesu se aminokislina hidroksilamin tvori iz lizina kot del posttranslacijske modifikacije. Čeprav se hidroksilamin pojavlja tudi prosto, ga v tej obliki ni mogoče vključiti v beljakovine. Post-translacijska modifikacija tako pomeni naknadno pretvorbo te aminokisline po nastanku beljakovin. Z izmenjavo a vodik atom za hidroksilno skupino, je na tej točki v beljakovino vključena funkcionalna skupina, ki lahko opravlja premostitvene funkcije. S pomočjo hidroksilne skupine lahko različne verige beljakovin medsebojno zamrežijo. Poleg tega sladkorja molekule se lahko vežejo na to funkcionalno skupino. Obe reakciji sta med drugim zelo pomembni pri tvorbi vezivnega tkiva. Vezivno tkivo obdaja organizem in notranjih organov. Biti mora čvrsta in napeta, da lahko funkcionalno različne organe loči med seboj. To zagotavlja beljakovin vezivnega tkiva, ki vsebujejo visok odstotek aminokisline lizin in prolin. Po vključitvi v beljakovine oba aminokisline se nato v ta namen delno prilagodijo tako, da dobijo hidroksilno skupino. Kot smo že omenili, pri prolinu to reakcijo katalizirajo prolil hidroksilaze, pri lizinu pa lizil hidroksilaze. Tako po tvorbi beljakovin te modifikacijske reakcije predstavljajo mrežo beljakovinskih verig, ki predstavljajo tesno vezivno tkivo. Brez funkcije obeh encimov tvorba funkcionalnega vezivnega tkiva sploh ne bi bila mogoča. Oba encima pa delujeta le s pomočjo koencima askorbinske kisline, tj vitamin C. Zato pri strukturno spremenjenih encimih zaradi mutacije ali pomanjkanja vitamin C, lahko nastane vezivno tkivo, kar povzroči resne bolezni.
Nastanek, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti
O gen PLOD1 je odgovoren za kodiranje človeške lizilhidroksilaze. Ime PLOD1 izhaja iz imena lizilhidroksilaze "prokolagen lizin, 2-oksoglutarat-5-dioksigenaza 1". To gen se nahaja na kromosomu 1. Ker se nenehno proizvaja novo vezivno tkivo, obstaja tudi stalna potreba po proizvodnji lizilhidroksilaz. Zato mutacija tega gen je lahko zelo pomembno za zdravje organizma.
Bolezni in motnje
Motnje v delovanju lizilhidroksilaz imajo posebno pomembno vlogo pri boleznih skorbut in Ehlers-Danlosov sindrom. Skurbut je znan kot prastara pomorščakova bolezen, ki jo povzroča pomanjkanje vitamin C. Vitamin C, znan tudi kot askorbinska kislina, deluje kot koencim lizilhidroksilaz in prolilhidroksilaz. Ko ga primanjkuje, amino kisline lizina in prolina ni več mogoče hidroksilirati v beljakovinah vezivnega tkiva. Ker se stalno gradi in razgrajuje vezivno tkivo beljakovin, beljakovinske verige se lahko med obdobjem Pomanjkanje vitamina. Vezno tkivo postane ohlapno in ne more več pravilno izpolnjevati svoje funkcije. Pojavi se širok spekter simptomov, vključno s splošno izčrpanostjo, občutljivostjo na okužbe, krvavitvami dlesni, izguba zob, slabo celjenje rane, hudo koža težave, izgubljanje mišic in številne druge zdravje oslabitve. Skorbut lahko sčasoma vodi do smrti skozi splošno srce neuspeh ali hude okužbe. Starodavni pomorščaki so bili še posebej prizadeti, ker jih niso mogli dobiti vitamin C med dolgimi plovbami po morju. Dokazano je, da se bolezen pozdravi takoj, ko dobimo nekatera živila, kot je kislo zelje. Dejstvo, da je bil vzrok bolezni pomanjkanje vitamina C, so ugotovili šele pozneje. Vendar pa je izbruh skorbuta pomorščaka kasneje preprečil prehrana mornarjev s kislim zeljem. Druga bolezen, ki pa jo je le delno mogoče pripisati okvari človeške lizilhidroksilaze, je Ehlers-Danlosov sindrom. Ehlers-Danlosov sindrom je skupni izraz za različne dedne bolezni vezivnega tkiva z različnimi vzroki. Za ta sindrom je značilen hud šibkost vezivnega tkiva. koža je preobremenjen in spoji so hipermobilni. V tem primeru gensko spremenjena lizilhidroksilaza sproži Ehlers-Danlosov sindrom tipa VI. Za to je odgovoren mutirani gen, imenovan PLOD1, ki se nahaja na kromosomu 1. Nastali okvarjeni encim ni več popolnoma funkcionalen in lahko le premalo katalizira reakcije hidroksilacije na lizinu. A šibkost vezivnega tkiva se razvije z znanimi simptomi, pa tudi z dodatnim prizadetostjo oči in notranjih organov. Ehlers-Danlosov sindrom tipa VI je avtosomno recesiven.