Hydroxylysine is een niet-klassiek proteïnogeen aminozuur. Het wordt opgenomen in het overeenkomstige eiwit als lysine en gehydrolyseerd tot hydroxylysine binnen het polypeptide met behulp van een enzym. Het vertegenwoordigt een van de belangrijkste componenten van collageen eiwitten of bindweefsel.
Wat is hydroxylysine?
Hydroxylysine is een proteïnogeen aminozuur dat voor het eerst wordt opgenomen in een proteïne als lysine Daarom is het een niet-canoniek proteïnogeen aminozuur. De term "canoniek" betekent klassiek. Er is dus geen apart codon voor dit aminozuur. Hydroxylysine wordt voornamelijk aangetroffen in de collageen of bindweefsel en in glycoproteïnen. Daar, lysine wordt door enzymatische processen omgezet in hydroxylysine. Daarbij wordt slechts een deel van de lysine omgezet in hydroxylysine. De eigenschappen van de respectievelijke collagenen zijn afhankelijk van de hoeveelheid gehydrolyseerde lysine- en prolineresiduen. In vrije vorm kan hydroxylysine worden geïsoleerd als hydrochloride. Het hydrochloride van hydroxylysine is een beige poeder met een smeltpunt dat varieert van 225 tot 230 graden. Het is een basisch aminozuur, dat ook maakt eiwitten bevattende hydroxylysine basisch reageren. Hydroxylysine werd ontdekt door de Amerikaanse biochemicus en medeoprichter van "klinische chemie" Donald Van Slyke (1883 - 1971).
Functie, actie en rollen
Hydroxylysine heeft een groot belang bij de constructie van bindweefsel Glycoproteïnen bevatten ook hydroxylysine om glycosidebindingen van het eiwit mee te vormen suiker residuen op het hydroxylresidu. Binnen collageen, is het verantwoordelijk voor het verknopen van het individuele eiwit moleculen Samen met hydroxylproline, de gehydrolyseerde vorm van proline, speelt het ook een belangrijke rol bij de opbouw van de tertiaire en quaternaire structuren van collageen. De hydroxylering van lysine wordt gekatalyseerd door het enzym lysylhydroxylase met de deelname van de cofactoren ijzer ionen en ascorbinezuur (vitamine C). De distributie patroon van gehydroxyleerde lysineresiduen in collageen is niet bijzonder stijf of flexibel. Er zijn terugkerende patronen. Er zijn echter ook hele gebieden binnen het eiwit die geen gehydroxyleerde lysineresten bevatten. Terwijl hydroxyproline verantwoordelijk is voor de spiraalvormige structuur van collageen door drie eiwitketens te binden, kruisverbindingen tussen de verschillende eiwitten moleculen worden gevormd via de hydroxylgroepen van hydroxylysine. Daarnaast dienen deze moleculaire groepen ook als bindingsplaats voor een glycosidebinding met a suiker Over het algemeen zorgt dit ervoor dat het sterkte van het bindweefsel. Als er een tekort aan hydroxylysine in de eiwitten, kan het niet worden verholpen door extra inname van het aminozuur. Er is geen codon voor vrij hydroxylysine, dus de opname ervan in het overeenkomstige eiwit is niet mogelijk. De waarde van voeding supplementen met toevoegingen van hydroxylysine is daarom zeer twijfelachtig. Daarom moet het tekort te wijten zijn aan onvoldoende hydroxylysis van lysine.
Vorming, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden
Hydroxylysine komt alleen voor in het collageen van mens en dier. Daarnaast zijn er verschillende glycoproteïnen die ook hydroxylysine bevatten. Deze omvatten onder andere adiponectine. Adiponectin is een hormoon dat wordt aangemaakt in vetweefsel en een grote invloed heeft op de effectiviteit van insuline Bij sommigen is ook hydroxylysine aangetroffen bacteriën zoals Staphylococcus aureus. De distributie van gehydroxyleerd lysine is niet uniform in collageen. Er zijn posities waar het bijna altijd wordt gevonden. In andere gebieden wordt hydroxylysine bijna nooit gevonden. Deze ongelijk distributie bepaalt de structuur van collageen. Binnen de drievoudige helixstructuur van collageen wordt hydroxylysine altijd aangetroffen op de Y-positie van de Gly-XY-herhalende sequentie. In de korte gebieden met niet-helicale structuur komt hydroxylysine ook voor op andere posities.
Ziekten en aandoeningen
Bindweefsel is absoluut afhankelijk van de aanwezigheid van hydroxylysine. Collageen kan alleen stabiel en sterk zijn als de crosslinks van het eiwit zijn moleculen ook functioneren. Een tekort aan hydroxylysine veroorzaakt zwakte van het bindweefsel Als het slechts in zeer kleine hoeveelheden of helemaal niet aanwezig is, zou het overeenkomstige organisme niet levensvatbaar zijn. Het bindweefsel zou zijn functie als beperkend en ondersteunend weefsel voor de organen niet meer kunnen vervullen. In feite zijn er ziekten die het gevolg zijn van een tekort aan hydroxylysine. Aangezien dit aminozuur aanvankelijk als lysine wordt opgenomen tijdens de biosynthese van eiwitten, kan het geen primaire tekortkoming zijn. Hydroxylysine wordt gevormd uit lysine in het collageeneiwit met behulp van lysylhydroxylasen. Hydroxylysinedeficiëntie kan dus alleen het gevolg zijn van een defect in dit enzym of zijn ontoereikende functie. Er is dus een groep heterogene aangeboren bindweefseltekorten die bekend staan als Ehlers-Danlos syndroom Een aantal mutaties kan verantwoordelijk zijn voor dit ziektebeeld. Lysylhydroxylase kan onder meer defect zijn, waardoor er te weinig lysine wordt gehydroxyleerd. Ehlers-Danlos syndroom manifesteert zich door overstrekking van de huid en overbeweging van de gewrichten. Interne organen, schepen, pezen, ligamenten en spieren worden ook aangetast. De prognose hangt af van de ernst van het defect. Als het schepen betrokken zijn, is een ongunstig verloop te verwachten. Volledig falen van het lysylhydroxylase-enzym is onverenigbaar met het leven en wordt daarom niet waargenomen. Maar zelfs met een intact enzym, zwakte van het bindweefsel kan onder bepaalde omstandigheden optreden vanwege de lage activiteit. Lysylhydroxylase vereist ijzer ionen en ascorbinezuur (vitamine C) als cofactoren. Als bijvoorbeeld vitamine C ontbreekt, treedt er zogenaamde scheurbuik op. Scheurbuik is een verworven bindweefselziekte die wordt veroorzaakt door ontbrekende hydroxylgroepen op proline- en lysineresten van collageen. De oorzaak is een lage activiteit van prolinehydroxylase en lysinehydroxylase als gevolg van een tekort aan ascorbinezuur.
