Desmosine is een proteïnogeen aminozuur. Samen met andere aminozurenvormt het de vezel en het structurele eiwit elastine. In mutaties in het ELN genwordt de structurele vorming van elastine verstoord.
Wat is desmosine?
Aminozuren zijn een belangrijk onderdeel van het menselijk organisme. Ze zijn een klasse van organische verbindingen gevormd uit ten minste één carboxygroep en één aminogroep. Dus, aminozuren zijn beide carbonzuren en aminen. Afhankelijk van hun positie ten opzichte van de carboxygroep, amino zuren kunnen aan verschillende groepen worden toegewezen. Amino zuren met een terminale carboxygroep worden geminaal of α-terminaal genoemd en behoren tot de α-aminozuren. Deze amino zuren zijn elementen van eiwitten. Het menselijk lichaam heeft meer dan 20 proteïnogene aminozuren en 400 niet-proteïnogene aminozuren. De D-aminozuren vormen een bijzondere groep. Een van de meer dan 20 proteïnogene aminozuren is desmosine, dat samen met isodesmosines met een vergelijkbare structuur het vezelige proteïne elastine vormt. Elastine en zijn oplosbare precursor tropoelastine behoren tot de structurele eiwitten en bijdragen aan de vormgeving en ondersteuning van anatomische structuren. Elastine speelt een bijzondere rol in de stretching vermogen van groot bloed schepen, zoals de aorta.
Functie, effect en taken
Desmosine is formeel een viervoudig aminozuur. Het draagt een pyridiniumring in het midden. Pyridine is de naam die wordt gegeven aan een chemische verbinding met de molecuulformule C5H5N, die tot de heterocyclische oudersystemen behoort en het eenvoudigste azine vormt in de vorm van een zesring met één stikstof atoom en vijf carbon atomen. De centrale pyridiniumring stelt desmosine in staat om de individuele eiwitstrengen in het vezeleiwit elastine te verknopen. De samenstelling van elastine is vergelijkbaar met collageen. In plaats van hydroxylysine bevat elastine echter een aanzienlijk aandeel valine. Lysine residuen worden geoxideerd tot allysine door het enzym lysyloxidase. Drie bondgenoten en één lysine vormen op hun beurt een desmosine in ringvorm. Deze vorm speelt een belangrijke rol bij de elasticiteit van een algemeen elastine-molecuul. Als eiwitnetwerk bestaat elastine uit verknoopte desmosine-eenheden en is elastisch rekbaar. De longen, huid en bloed schepen ze zijn allemaal afhankelijk van elastine en zijn bestanddeel desmosin, omdat dit hun aanzienlijke elasticiteit geeft. Desmosine fluoresceert blauw onder UV-licht en geeft elastine zijn gele kleur, water onoplosbaarheid, hittestabiliteit en weerstand tegen basen en proteasen.
Vorming, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden
De vorming van desmosine wordt ook wel de biosynthese van desmosine genoemd. In deze biosynthese zijn de terminale aminogroepen van L-lysine eenheden worden geconverteerd naar ω-aldehyden door oxidatie door het enzym lysyloxidase. Lysyloxidase is een eiwit lysine-6-oxidase en komt dus overeen met een enzym dat wordt aangetroffen in de extracellulaire ruimte van bindweefsel. Bij de verknoping van elastine en collageen, het dient als katalysator en mechanische stabilisator van eiwitten. Bij de biosynthese van desmosine zet lysyloxidase lysine om in allysine. Dit proces vindt plaats in de extracellulaire matrix en stabiliseert de verknopingen van collageen en elastine. Chemisch komt de reactie overeen met oxidatieve deaminering tot aldehyde. Allysine vormt allysinaldol of desmosine met aldehyde residuen van naburig tropelastin moleculen door een aldolcondensatie. Overgebleven lysine vormt een Schiffse base via zijn aminogroep en geeft aanleiding tot isodesmosine. Naast de bloed schepen, de longen en de huid, dragen alle microfibrillen in het bijzonder desmosine. Dit zijn de kleinste vezels van collagene, reticulaire en elastische weefsels.
Ziekten en aandoeningen
Bij verschillende ziekten wordt de vorming van elastine uit componenten zoals desmosine verstoord. Deze aandoeningen omvatten voornamelijk mutaties in het ELN gen. De belangrijkste hiervan zijn dermatochalasis, Williams-Beuren-syndroom en aangeboren subvalvulair aortastenose. Dermatochalasis is een groep van bindweefsel aandoeningen met familiale clustering. Deze groep wordt gekenmerkt door doorzakken, slecht elastisch en gerimpeld huid van verschillende delen van het lichaam. Het ELN gen codeert voor elastine en kan dergelijke manifestaties veroorzaken door een mutatie. Het Williams-Beuren-syndroom is in vergelijking zeldzaam en treft slechts één op de 20,000 pasgeborenen. Een defect op chromosoom zeven ligt ten grondslag aan de ziekte. De genlocus is 7q11.23. Door een defect op deze plaats mist de getroffen persoon het elastine-gen en aangrenzende genen. Deletie van het elastine-gen veroorzaakt dysmorfie van het gezicht en stoornissen van de interne orgaanstructuur. Hart defecten zoals supravalvulair aortastenose en nier misvormingen zoals hoefijzernieren of renale vasculaire stenose kunnen het gevolg zijn. Bovendien is cognitieve handicap vaak aanwezig. De mentale vermogens van de getroffen personen zijn onder het gemiddelde. Ondanks verbale expressiviteit vormen ze meestal inhoudsarme zinnen. Ze beginnen met lezen op zeer jonge leeftijd, wat hun mentale vermogens vaak overschat. Naast hun hyperlexie leidt hun vaak absolute gehoor ook vaak tot overschatting. Subvalvulair aangeboren aortastenose, als een vorm van elastine-mutatie, komt weer overeen met a hart- misvorming geassocieerd met vernauwing van de grote aorta. Supravalvulaire stenose bevindt zich boven de aortaklep aan het begin van de aorta. Deze vorm van hart- defect wordt vaak gekenmerkt door zandlopervormige vernauwing die over de uitlaat van de kransslagaders. Het opgaande deel van de aorta kan ook worden versmald. Deze vorm van aortastenose komt vooral veel voor in de context van het zojuist besproken Williams-Beuren-syndroom. Dit hartafwijking is ook onafhankelijk van de ziekte waargenomen. In dit geval hoeft het echter niet noodzakelijkerwijs verband te houden met een mutatie van het elastine-gen.
