ไลซิลไฮดรอกซิเลส

ไลซิลไฮดรอกซิเลส เป็นตัวแทนของกลุ่มเอนไซม์ที่รับผิดชอบการไฮดรอกซิเลชันของไลซีนที่ตกค้างภายในโปรตีน ดังนั้นส่วนใหญ่จึงมีส่วนช่วยในโครงสร้างของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน ความผิดปกติในการทำงานของไลซิลไฮดรอกซีเลสแสดงให้เห็นในโรคต่างๆเช่นโรคเลือดออกตามไรฟันหรือกลุ่มอาการ Ehlers-Danlos ที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม

ไลซิลไฮดรอกซิเลสคืออะไร?

Lysyl hydroxylases เป็นเอนไซม์ที่มีหน้าที่เร่งปฏิกิริยาการดัดแปลงหลังการแปลของกรดอะมิโนไลซีนโดยการรวมกลุ่มไฮดรอกซิลเข้ากับไฮดรอกซิลไลซีน สิ่งนี้ช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับเนื้อเยื่อเกี่ยวพันเนื่องจากโซ่โปรตีนได้รับโอกาสในการสร้างเครือข่ายเพิ่มเติมผ่านกลุ่มไฮดรอกซิล

ไลซิลไฮดรอกซิเลสของมนุษย์ประกอบด้วยกรดอะมิโน 727 ชนิด ไลซิลไฮดรอกซิเลสยังอยู่ในกลุ่มของไฮดรอกซิเลสเช่นเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาการรวมตัวของกลุ่มไฮดรอกซิลเป็นโมเลกุล นอกเหนือจากไลซิลไฮดรอกซิเลสแล้วไฮดรอกซีเลสหรือออกซิไดเร็กทอรียังรวมถึงโปรไลล์ไฮดรอกซิเลส, ฟีนิลอะลานีนไฮดรอกซิเลส, ไทโรซีนไฮดรอกซิเลสหรือทริปโตเฟนไฮดรอกซิเลส โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ร่วมกับ prolyl hydroxylases ไลซิลไฮดรอกซิเลสมีบทบาทสำคัญในการทำงานของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน กลุ่มเอนไซม์ทั้งสองต้องการโคเอนไซม์วิตามินซีสำหรับการทำงานของพวกมัน

ฟังก์ชันเอฟเฟกต์และงาน

หน้าที่ของไลซิลไฮดรอกซิเลสประกอบด้วยการเร่งปฏิกิริยาการรวมตัวของกลุ่มไฮดรอกซิลเป็นไลซีนที่ตกค้างภายในโปรตีนเท่านั้น ในระหว่างการดัดแปลงหลังการแปลกรดอะมิโนไฮดรอกซิลามีนถูกสร้างขึ้นจากไลซีน

แม้ว่าไฮดรอกซิลามีนจะเป็นอิสระ แต่ก็ไม่สามารถรวมเข้ากับโปรตีนในรูปแบบนี้ได้ การดัดแปลงภายหลังการแปลจึงหมายถึงการเปลี่ยนกรดอะมิโนตัวนี้ในภายหลังหลังจากสร้างโปรตีนแล้ว เมื่ออะตอมไฮโดรเจนถูกแลกเปลี่ยนกับหมู่ไฮดรอกซิลหมู่ฟังก์ชันที่สามารถทำหน้าที่เชื่อมต่อจะถูกสร้างขึ้นในโปรตีนที่จุดนี้ ด้วยความช่วยเหลือของหมู่ไฮดรอกซิลโซ่โปรตีนที่แตกต่างกันสามารถเชื่อมโยงกันได้ นอกจากนี้โมเลกุลของน้ำตาลสามารถจับกับหมู่ฟังก์ชันนี้ได้ ปฏิกิริยาทั้งสองมีความสำคัญมากเหนือสิ่งอื่นใดในการพัฒนาเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน

เนื้อเยื่อเกี่ยวพันล้อมรอบสิ่งมีชีวิตและอวัยวะภายใน จะต้องมีความมั่นคงและตึงเพื่อให้สามารถแยกความแตกต่างระหว่างอวัยวะต่างๆที่ทำหน้าที่ได้ สิ่งนี้ได้รับการรับรองจากโปรตีนของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันซึ่งมีกรดอะมิโนไลซีนและโพรลีนในเปอร์เซ็นต์สูงเพื่อจุดประสงค์นี้กรดอะมิโนทั้งสองจะถูกดัดแปลงบางส่วนในภายหลังหลังจากรวมตัวกันเป็นโปรตีนโดยการเพิ่มหมู่ไฮดรอกซิล ดังที่ได้กล่าวไปแล้วด้วยโพรลีนปฏิกิริยานี้ถูกเร่งปฏิกิริยาโดยโพรลีลไฮดรอกซีเลสและไลซีนโดยไลซิลไฮดรอกซีเลส หลังจากการสร้างโปรตีนปฏิกิริยาการปรับเปลี่ยนเหล่านี้จะสร้างเครือข่ายของโซ่โปรตีนที่แสดงถึงเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่แน่น

หากปราศจากการทำงานของเอนไซม์ทั้งสองการพัฒนาเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่ใช้งานได้จะเป็นไปไม่ได้เลย อย่างไรก็ตามเอนไซม์ทั้งสองทำงานได้โดยอาศัยความช่วยเหลือของโคเอนไซม์แอสคอร์บิกแอซิดเช่นวิตามินซีด้วยเอนไซม์ที่เปลี่ยนแปลงโครงสร้างผ่านการกลายพันธุ์หรือการขาดวิตามินซีสิ่งนี้อาจนำไปสู่การหยุดชะงักในโครงสร้างของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันและทำให้เกิดโรคร้ายแรงได้

การศึกษาการเกิดคุณสมบัติและค่าที่เหมาะสม

ยีน PLOD1 มีหน้าที่ในการเข้ารหัสไลซิลไฮดรอกซิเลสของมนุษย์ ชื่อ PLOD1 มาจากชื่อของ lysyl hydroxylase "procollagen lysine, 2-oxoglutarate-5-dioxygenase 1" ยีนนี้ตั้งอยู่บนโครโมโซม 1 เนื่องจากเนื้อเยื่อเกี่ยวพันใหม่ถูกผลิตขึ้นอย่างต่อเนื่องจึงมีความจำเป็นอย่างถาวรในการผลิตไลซิลไฮดรอกซีเลส ดังนั้นการกลายพันธุ์ของยีนนี้จึงส่งผลร้ายแรงอย่างมากต่อสุขภาพของสิ่งมีชีวิต

โรคและความผิดปกติ

การรบกวนการทำงานของ lysyl hydroxylases มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในโรคเลือดออกตามไรฟันและโรค Ehlers-Danlos โรคเลือดออกตามไรฟันเป็นที่รู้จักกันในชื่อโรคเดินเรือโบราณซึ่งเกิดจากการขาดวิตามินซี วิตามินซีหรือที่เรียกว่ากรดแอสคอร์บิกทำหน้าที่เป็นโคเอนไซม์ของไลซิลไฮดรอกซีเลสและโปรไลล์ไฮดรอกซีเลส หากไม่มีกรดอะมิโนไลซีนและโพรลีนในโปรตีนของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันจะไม่สามารถไฮดรอกซิเลตได้อีกต่อไป

เนื่องจากมีการสร้างและสลายโปรตีนของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันอย่างต่อเนื่องโซ่ของโปรตีนจึงเชื่อมโยงกันได้น้อยลงในช่วงที่ขาดวิตามิน เนื้อเยื่อเกี่ยวพันเริ่มหย่อนและไม่สามารถทำงานได้อย่างถูกต้องอีกต่อไป อาการต่างๆที่เกิดขึ้นรวมถึงความอ่อนเพลียทั่วไปความไวต่อการติดเชื้อเลือดออกเหงือกการสูญเสียฟันการรักษาบาดแผลไม่ดีปัญหาผิวหนังรุนแรงกล้ามเนื้อเสียและความบกพร่องทางสุขภาพอื่น ๆ เลือดออกตามไรฟันอาจทำให้เสียชีวิตจากภาวะหัวใจล้มเหลวทั่วไปหรือการติดเชื้อรุนแรงได้ในที่สุด ชาวเลในสมัยโบราณได้รับผลกระทบเป็นพิเศษเนื่องจากพวกเขาไม่สามารถรับวิตามินซีได้เพียงพอในระหว่างการเดินทางไกลในทะเล

แสดงให้เห็นว่าโรคนี้หายได้ทันทีเมื่อได้รับอาหารบางชนิดเช่นกะหล่ำปลีดอง ทราบในภายหลังว่าสาเหตุของโรคคือการขาดวิตามินซี การระบาดของโรคเลือดออกตามไรฟันของนักเดินเรือในเวลาต่อมาได้รับการป้องกันโดยการให้อาหารคนทะเลด้วยกะหล่ำปลีดอง โรคอื่นซึ่งสามารถนำมาประกอบกับความบกพร่องของไลซิลไฮดรอกซิเลสของมนุษย์ได้เพียงบางส่วนคือกลุ่มอาการ Ehlers-Danlos กลุ่มอาการ Ehlers-Danlos เป็นคำรวมของโรคเนื้อเยื่อเกี่ยวพันทางพันธุกรรมที่มีสาเหตุต่างกัน กลุ่มอาการนี้มีลักษณะความอ่อนแอของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันอย่างรุนแรง

ผิวหนังยืดออกได้มากเกินไปและข้อต่อไม่สามารถเคลื่อนย้ายได้ ไลซิลไฮดรอกซิเลสที่ดัดแปลงพันธุกรรมทำให้เกิดกลุ่มอาการ Ehlers-Danlos ประเภท VI ยีนที่กลายพันธุ์ที่เรียกว่า PLOD1 ซึ่งอยู่บนโครโมโซม 1 มีหน้าที่รับผิดชอบต่อสิ่งนี้ เอนไซม์ที่มีข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นจากสิ่งนี้ไม่สามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์อีกต่อไปและสามารถเร่งปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชั่นบนไลซีนได้ไม่เพียงพอ เนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่อ่อนแอเกิดขึ้นพร้อมกับอาการที่ทราบเช่นเดียวกับการมีส่วนร่วมเพิ่มเติมของดวงตาและอวัยวะภายใน Type VI Ehlers-Danlos syndrome สามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมเป็นลักษณะถอยอัตโนมัติ