hydroxylation

Hydroxylations เป็นปฏิกิริยาทางเคมีที่นำกลุ่มไฮดรอกซิลเข้าสู่โมเลกุล เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชั่น เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องเรียกว่าไฮดรอกซิเลส

Hydroxylation คืออะไร?

ไฮดรอกซิเลชันเป็นเรื่องธรรมดามากในเคมีและชีวเคมี โดยทั่วไปไฮดรอกซิเลชันหมายถึงการนำหมู่ไฮดรอกซิลหนึ่งกลุ่มขึ้นไปเข้าสู่โมเลกุล หมู่ไฮดรอกซิลประกอบด้วยไฮโดรเจนหนึ่งอะตอมและออกซิเจนหนึ่งอะตอม เหนือสิ่งอื่นใดการเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของมีเธนจะทำให้เกิดแอลกอฮอล์เมทานอล การเพิ่มตัวเร่งปฏิกิริยาของโมเลกุลของน้ำไปยังเอเธนจะทำให้เกิดเอทานอล

ในกระบวนการทางชีวเคมีการเพิ่มกลุ่มไฮดรอกซิลได้รับการสนับสนุนโดยการเร่งปฏิกิริยาโดยสิ่งที่เรียกว่าไฮดรอกซิเลส ตัวอย่างเช่นด้วยความช่วยเหลือของไฮดรอกซิเลสกรดอะมิโนบางชนิดสามารถเปลี่ยนเป็นสารออกฤทธิ์ที่สำคัญในสิ่งมีชีวิตได้ ตัวอย่างเช่นฟีนิลอะลานีนจะถูกเปลี่ยนเป็นไทโรซีนและไทโรซีนเปลี่ยนเป็น DOPA ผ่านไฮดรอกซิเลชัน เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องคือฟีนิลอะลานีนไฮดรอกซิเลสและไทโรซีนไฮดรอกซิเลส โพรไบโอถูกเปลี่ยนเป็น 5-hydroxytryptophan ด้วยความช่วยเหลือของโพรไบโอไฮดรอกซิเลส

ในเนื้อเยื่อเกี่ยวพันกรดอะมิโนโพรลีนและไลซีนจะถูกเปลี่ยนเป็นไฮดรอกซีโพรลีนและไฮดรอกซีไลซีนโดยไฮดรอกซีเลชัน กรดอะมิโนไฮดรอกซิเลตที่นั่นช่วยให้มั่นใจได้ถึงการเชื่อมโยงข้ามกันของคอลลาเจนและทำให้เนื้อเยื่อเกี่ยวพันแข็งแรง

ปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชันที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการเปลี่ยนฮอร์โมนโปรเจสเตอโรนเป็นคอร์ติโคสเตียรอยด์

ฟังก์ชันและงาน

Hydroxylations เป็นปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่สำคัญมาก ความแข็งแรงของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชัน กรดอะมิโนโพรลีนและไลซีนมีความเข้มข้นสูงในคอลลาเจนของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน สารประกอบทั้งสองสามารถให้กลุ่มไฮดรอกซิลเพิ่มเติมได้อย่างง่ายดายโดยใช้ไฮดรอกซิเลส ไฮดรอกซิเลชันเกิดขึ้นภายในโปรตีน Hydroxyproline เกิดจาก proline และ hydroxylysine จากไลซีน เอนไซม์โพรลีนไฮดรอกซิเลสและไลซีนไฮดรอกซิเลสมีหน้าที่ในเรื่องนี้ด้วยความช่วยเหลือของกรดแอสคอร์บิก (วิตามินซี) กลุ่มไฮดรอกซิลสร้างจุดยึดสำหรับกากน้ำตาลหรือทำให้แน่ใจว่าโมเลกุลของโปรตีนแต่ละตัวเชื่อมโยงกัน การสร้างเครือข่ายนี้ส่งผลให้เนื้อเยื่อเกี่ยวพันแข็งแรงและยืดหยุ่น

ปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชันอีกอย่างหนึ่งคือการเปลี่ยนกรดอะมิโนฟีนิลอะลานีนเป็นไทโรซีนปฏิกิริยานี้มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตเนื่องจากความเข้มข้นของฟีนิลอะลานีนสูงในเซลล์เป็นอันตราย ไทโรซีนถูกไฮดรอกซิลต่อไปเป็น L-DOPA L-DOPA เป็น catecholamine และเป็นสารตั้งต้นของโดปามีน กรดอะมิโนที่สำคัญจะถูกเปลี่ยนเป็นสารสื่อประสาทผ่านไฮดรอกซิเลชั่นในที่สุด

เช่นเดียวกับการไฮดรอกซีเลชันของกรดอะมิโนทริปโตเฟนเป็น 5-hydroxytryptophan สารประกอบนี้เป็นสารตั้งต้นของเซโรโทนินซึ่งเป็นสารสื่อประสาทและฮอร์โมนของเนื้อเยื่ออื่น

ในที่สุดฮอร์โมนเพศโปรเจสเตอโรนจะถูกเปลี่ยนเป็นคอร์ติโคสเตียรอยด์ผ่านไฮดรอกซิเลชั่นซึ่งเป็นฮอร์โมนที่ทำหน้าที่ต่างๆในร่างกาย ซึ่งรวมถึง glucocorticoid cortisol และ mineralocorticoid aldosterone ฮอร์โมนเหล่านี้ถูกสังเคราะห์โดยการไฮดรอกซิเลชันของโปรเจสเตอโรนและการเปลี่ยนกลุ่มไฮดรอกซิลเป็นกลุ่มคีโตหรืออัลดีไฮด์

โดยรวมแล้วไฮดรอกซิเลชันมีหน้าที่ในการสร้างสารชีวภาพที่แตกต่างกันในสิ่งมีชีวิต การรบกวนปฏิกิริยาเหล่านี้อาจนำไปสู่ปัญหาสุขภาพที่รุนแรง

ความเจ็บป่วยและความเจ็บป่วย

ไฮดรอกซิเลชันจำนวนมากแสดงถึงขั้นตอนกลางที่สำคัญในการเผาผลาญอาหารหากมีการรบกวนเกิดขึ้นในไฮดรอกซิเลชั่นขั้นตอนปฏิกิริยาที่ตามมาจะถูกยับยั้งเช่นกัน จากความผิดปกติดังกล่าวอาจทำให้เกิดความบกพร่องทางสุขภาพที่สำคัญได้ ตัวอย่างเช่นการยับยั้งการไฮดรอกซีไลซิสของโพรลีนและไลซีนในคอลลาเจนของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันทำให้เนื้อเยื่อเกี่ยวพันอ่อนแอ ในบางกรณีเนื้อเยื่อเกี่ยวพันสามารถยืดออกมากเกินไป ผิวหนังอาจหย่อนคล้อยและอวัยวะภายในไม่ได้รับการปกป้องอย่างเหมาะสมโดยเนื้อเยื่อเกี่ยวพันอีกต่อไป

มีการกลายพันธุ์หลายอย่าง แต่หายากมากซึ่งนำไปสู่ข้อบกพร่องในโครงสร้างของเอนไซม์ไลซีนไฮดรอกซิเลสหรือโพรลีนไฮดรอกซิเลส ทุกความบกพร่องทางพันธุกรรมแสดงอาการที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตามสิ่งที่พวกเขามีเหมือนกันคือจุดอ่อนของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน อาการอื่น ๆ มีหลากหลาย

เลือดออกตามไรฟันเป็นความอ่อนแอของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่ได้มาเลือดออกตามไรฟันเกิดขึ้นเมื่อขาดวิตามินซีวิตามินซีหรือกรดแอสคอร์บิกสนับสนุนไฮดรอกซิเลสสองตัวที่กล่าวมาข้างต้น หากร่างกายไม่ได้รับวิตามินซีไลซีนและโพรลีนไฮดรอกซิเลสแทบจะไม่สามารถรองรับไฮดรอกซิเลชันของไลซีนและโพรลีนได้ เนื้อเยื่อเกี่ยวพันเช่นเดียวกับเนื้อเยื่ออื่น ๆ ในร่างกายอยู่ภายใต้กระบวนการสร้างและสลายอย่างต่อเนื่อง หากขาดวิตามินซีเป็นเวลานานเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่อ่อนแอจะถูกสร้างขึ้นเนื่องจากไฮดรอกซิเลชั่นไม่ทำงานอีกต่อไป มีอาการร้ายแรงหลายอย่างร่วมกับการติดเชื้อบ่อยอ่อนเพลียบาดแผลที่หายไม่ดีปัญหาผิวหนังกล้ามเนื้อสลายเหงือกมีเลือดออกมีไข้สูงและอื่น ๆ อีกมากมาย อย่างไรก็ตามอาการเหล่านี้จะหายไปหลังจากได้รับวิตามินซี

โรคอื่นที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของภาวะไฮดรอกซิเลชันคือฟีนิลคีโตนูเรียในฟีนิลคีโตนูเรียกรดอะมิโนฟีนิลอะลานีนไม่สามารถย่อยสลายได้อย่างเพียงพออีกต่อไปเนื่องจากเอนไซม์ฟีนิลอะลานีนไฮดรอกซิเลส (PAH) หายไปหรือทำงานผิดปกติ ฟีนิลอะลานีนเป็นอันตรายในความเข้มข้นที่สูงขึ้น มีความบกพร่องของพัฒนาการทางสมอง การเจริญเติบโตของกะโหลกศีรษะหยุดลงด้วย ผลที่ตามมาคือความบกพร่องทางสติปัญญา อาหารที่มีฟีนิลอะลานีนต่ำในวัยเด็กสามารถป้องกันการโจมตีของโรคได้

ถ้าไทโรซีนไม่สามารถไฮดรอกซิเลสได้เนื่องจากไทโรซีนไฮดรอกซิเลส (TYH) หายไปอาการ Segawa ที่หายากมากจะเกิดขึ้น สารสื่อประสาทโดพามีนไม่ถูกผลิตในปริมาณที่เพียงพออีกต่อไป อาการเดินไม่คงที่และอาการคล้ายพาร์กินสันจะปรากฏเป็นอาการ

หากทริปโตเฟนไม่สามารถถูกไฮดรอกซิเลสได้อีกต่อไปเนื่องจากการขาดเอนไซม์ทริปโตเฟนไฮดรอกซิเลสจะเกิดเซโรโทนินน้อยเกินไป อาการซึมเศร้าเป็นเรื่องธรรมดา ในที่สุดการรบกวนในการไฮดรอกซิเลชันของโปรเจสเตอโรนอาจนำไปสู่โรคที่เกี่ยวข้องกับฮอร์โมน