Hydroxylysine er en ikke-klassisk proteinogen aminosyre. Det er innlemmet i det tilsvarende proteinet som lysin og hydrolysert til hydroksylysin i polypeptidet ved hjelp av et enzym. Det representerer en av hovedkomponentene i kollagen proteiner of bindevev.
Hva er hydroxylysine?
Hydroxylysine er en proteinogen aminosyre som først blir innlemmet i et protein som lysin. Derfor er det en ikke-kanonisk proteinogen aminosyre. Uttrykket “kanonisk” betyr klassisk. Så det er ikke noe eget kodon for denne aminosyren. Hydroxylysine finnes hovedsakelig i kollagen of bindevev og i glykoproteiner. Der, lysin blir omdannet til hydroksylysin ved enzymatiske prosesser. I prosessen blir bare en del av lysinet omdannet til hydroksylysin. Egenskapene til de respektive kollagener avhenger av mengden hydrolysert lysin og prolinrester. I fri form kan hydroksylysin isoleres som hydroklorid. Hydrokloridet av hydroksylysin er beige pulver med en smeltepunkt som varierer fra 225 til 230 grader. Det er en basisk aminosyre, som også gjør proteiner inneholder hydroksylysin reagerer basisk. Hydroxylysine ble oppdaget av amerikansk biokjemiker og medstifter av “klinisk kjemi” Donald Van Slyke (1883 - 1971).
Funksjon, handling og roller
Hydroxylysine har stor betydning i konstruksjonen av bindevev. Glykoproteiner inneholder også hydroksylysin for å danne glykosidbindinger av proteinet med sukker rester ved hydroksylresten. Innenfor kollagen, er det ansvarlig for tverrbinding av det enkelte protein molekyler. Sammen med hydroksylprolin, den hydrolyserte formen av prolin, er den også medvirkende til å bygge kollagenens tertiære og kvaternære strukturer. Hydroksyleringen av lysin katalyseres av enzymet lysylhydroksylase med deltakelse av kofaktorene jern ioner og askorbinsyre (vitamin C). Den distribusjon mønster av hydroksylerte lysinrester i kollagen er verken spesielt stivt eller fleksibelt. Det er gjentatte mønstre. Imidlertid er det også hele områder i proteinet som ikke inneholder hydroksylerte lysinrester. Mens hydroksyprolin er ansvarlig for den spiralformede strukturen av kollagen ved å binde tre proteinkjeder, tverrbindinger mellom de forskjellige proteinene molekyler dannes via hydroksylgruppene av hydroksylysin. I tillegg tjener disse molekylgruppene også som et bindingssted for en glykosidbinding med en sukker. Samlet sett sikrer dette styrke av bindevevet. Hvis det er mangel på hydroksylysin i proteiner, kan det ikke avhjelpes ved ytterligere inntak av aminosyren. Det er ikke noe kodon for gratis hydroksylysin, så inkorporering i det tilsvarende protein er ikke mulig. Verdien av kosthold kosttilskudd med tilsetninger av hydroksylysin er det derfor svært tvilsom. Derfor må mangelen skyldes utilstrekkelig hydroksylysis av lysin.
Dannelse, forekomst, egenskaper og optimale verdier
Hydroxylysine finnes bare i kollagen fra mennesker og dyr. I tillegg er det flere glykoproteiner som også inneholder hydroksylysin. Disse inkluderer blant annet adiponectin. Adiponectin er et hormon som produseres i fettvev og har en betydelig innflytelse på effektiviteten av insulin. Hydroxylysine har også blitt påvist hos noen bakterie slik som Staphylococcus aureus. De distribusjon av hydroksylert lysin er ikke ensartet i kollagen. Det er stillinger der det nesten alltid blir funnet. I andre områder finnes hydroksylysin nesten aldri. Dette er ujevnt distribusjon bestemmer strukturen til kollagen. Innen den tredobbelte helixstrukturen til kollagen, er hydroksylysin alltid funnet i Y-posisjonen til den Gly-XY-gjentatte sekvensen. I de korte områdene med ikke-helisk struktur forekommer hydroksylysin også i andre stillinger.
Sykdommer og lidelser
Bindevev er helt avhengig av tilstedeværelsen av hydroksylysin. Kollagen kan bare være stabilt og sterkt hvis tverrbindinger av proteinet molekyler fungerer også. Mangel på hydroksylysin forårsaker bindevev svakhet. Hvis den bare er tilstede i ekstremt små mengder eller ikke i det hele tatt, ville den tilsvarende organismen ikke være levedyktig. Bindevevet ville ikke lenger være i stand til å utføre sin funksjon som et begrensende og støttende vev for organene. Faktisk er det sykdommer som skyldes mangel på hydroksylysin. Siden denne aminosyren først ble innlemmet som lysin under proteinbiosyntese, kan det ikke være en primær mangel. Hydroxylysine dannes fra lysin i kollagenproteinet ved hjelp av lysylhydroksylaser. Således kan hydroksylysinmangel bare skyldes en defekt i dette enzymet eller dets utilstrekkelige funksjon. Dermed er det en gruppe heterogene medfødte bindevevsmangler kjent som Ehlers-Danlos syndrom. En rekke mutasjoner kan være ansvarlige for dette kliniske bildet. Blant annet kan lysylhydroksylase være defekt, slik at for lite lysin hydroksyleres. Ehlers-Danlos syndrom manifesteres ved overbelastning av hud og overflytting av skjøter. Indre organer, fartøy, senerleddbånd og muskler påvirkes også. Prognosen avhenger av alvorlighetsgraden av defekten. Hvis den fartøy er involvert, er en ugunstig kurs å forvente. Fullstendig svikt i lysylhydroksylaseenzymet er uforenlig med livet og observeres derfor ikke. Men selv med et intakt enzym, bindevev svakhet kan oppstå under visse omstendigheter på grunn av dens lave aktivitet. Lysylhydroksylase krever jern ioner og askorbinsyre (vitamin C) som medfaktorer. Hvis for eksempel vitamin C mangler, forekommer såkalt skjørbuk. Skjørbuk er en ervervet sykdom i bindevev forårsaket av manglende hydroksylgrupper på prolin- og lysinrester av kollagen. Årsaken er lav aktivitet av prolinhydroksylase og lysinhydroksylase på grunn av askorbinsyre-mangel.
