Υδροξυπρολίνη
Η υδροξυπρολίνη (C5H9O3N) είναι αμινοξύ, συντομευμένο ως Hyp.
| Υδροξυπρολίνη | |
|---|---|
-4-Hydroxyprolin.svg)
| |
| Γενικά | |
| Όνομα IUPAC | (2S,4R)-4-Υδροξυπυρρολιδίνη-2-καρβοξυλικό οξύ |
| Χημικά αναγνωριστικά | |
| Χημικός τύπος | C5H9NO3 |
| Μοριακή μάζα | 131,1 amu |
| Αριθμός CAS | 51-35-4 |
| InChI | 1/C5H9NO3/c7-3-1-4(5(8)9)6-2-3/h3-4,6-7H,1-2H2,(H,8,9)/t3-,4+/m1/s1 |
| ChemSpider ID | 5605 |
| Φυσικές ιδιότητες | |
| Χημικές ιδιότητες | |
| Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa). | |
Δομή και ανακάλυψη
ΕπεξεργασίαΤο 1902, ο Εμίλ Φίσερ απομόνωσε υδροξυπρολίνη από υδρολυμένη ζελατίνη. Το 1905, ο Hermann Leuchs συνέθεσε ένα ρακεμικό μείγμα 4-υδροξυπρολίνης.[1]
Η υδροξυπρολίνη διαφέρει από την προλίνη από την παρουσία μιας ομάδας υδροξυλίου (ΟΗ) συνδεδεμένης με το άτομο άνθρακα γάμμα.
Παραγωγή και λειτουργία
ΕπεξεργασίαΗ υδροξυπρολίνη παράγεται με υδροξυλίωση του αμινοξέος προλίνη από το ένζυμο προλυλ-υδροξυλάση μετά την πρωτεϊνοσύνθεση (ως μετα-μεταφραστική τροποποίηση). Η καταλυόμενη από ένζυμο αντίδραση λαμβάνει χώρα στον αυλό του ενδοπλασματικού δικτύου. Αν και δεν ενσωματώνεται άμεσα σε πρωτεΐνες, η υδροξυπρολίνη περιλαμβάνει περίπου το 4% όλων των αμινοξέων που βρίσκονται στον ζωικό ιστό, ποσότητα μεγαλύτερη από επτά άλλα αμινοξέα που ενσωματώνονται μεταφραστικά.[2]
Ζώα
ΕπεξεργασίαΚολλαγόνο
ΕπεξεργασίαΗ υδροξυπρολίνη είναι ένα κύριο συστατικό του πρωτεϊνικού κολλαγόνου,[3] που περιλαμβάνει περίπου το 13,5% του κολλαγόνου των θηλαστικών. Η υδροξυπρολίνη και η προλίνη παίζουν βασικούς ρόλους για τη σταθερότητα του κολλαγόνου.[4] Επιτρέπουν την απότομη συστροφή της έλικας του κολλαγόνου.[5] Στην κανονική τριάδα κολλαγόνου Xaa-Yaa-Gly (όπου τα Xaa και Yaa είναι οποιοδήποτε αμινοξύ), μια προλίνη που καταλαμβάνει τη θέση Yaa υδροξυλιώνεται για να δώσει μια ακολουθία Xaa-Hyp-Gly. Αυτή η τροποποίηση του υπολείμματος προλίνης αυξάνει τη σταθερότητα της τριπλής έλικας του κολλαγόνου. Αρχικά προτάθηκε ότι η σταθεροποίηση οφειλόταν στα μόρια του νερού που σχηματίζουν ένα δίκτυο δεσμών υδρογόνου που συνδέει τις ομάδες προλυλ υδροξυλίου και τις ομάδες καρβονυλίου της κύριας αλυσίδας. [6] Στη συνέχεια αποδείχθηκε ότι η αύξηση της σταθερότητας οφείλεται κυρίως στα στερεοηλεκτρονικά αποτελέσματα και ότι η ενυδάτωση των υπολειμμάτων υδροξυπρολίνης παρέχει ελάχιστη ή καθόλου επιπρόσθετη σταθερότητα.[7]
Μη κολλαγόνο
ΕπεξεργασίαΗ υδροξυπρολίνη βρίσκεται σε λίγες πρωτεΐνες εκτός από το κολλαγόνο. Για το λόγο αυτό, η περιεκτικότητα σε υδροξυπρολίνη έχει χρησιμοποιηθεί ως δείκτης για τον προσδιορισμό της ποσότητας κολλαγόνου και/ή ζελατίνης . Ωστόσο, οι πρωτεΐνες των θηλαστικών ελαστίνη και αργοναύτης 2 έχουν περιοχές που μοιάζουν με κολλαγόνο στις οποίες σχηματίζεται υδροξυπρολίνη. Μερικά δηλητήρια σαλιγκαριών, κωνοτοξίνες, περιέχουν υδροξυπρολίνη, αλλά δεν έχουν αλληλουχίες που μοιάζουν με κολλαγόνο.[2]
Η υδροξυλίωση της προλίνης έχει αποδειχθεί ότι εμπλέκεται στη στόχευση της υπομονάδας άλφα του επαγόμενου από υποξεία παράγοντα (HIF) (HIF-1 άλφα) για αποικοδόμηση με πρωτεόλυση. Υπό νορμοξία (κανονικές συνθήκες οξυγόνου) η πρωτεΐνη EGLN1 υδροξυλιώνει την προλίνη στη θέση 564 του HIF-1 άλφα, η οποία επιτρέπει την ουβικουτιυλίωση από τον καταστολέα όγκου von Hippel-Lindau (pVHL) και την επακόλουθη στόχευση για αποικοδόμηση πρωτεασώματος.[8]
Φυτά
ΕπεξεργασίαΟι πλούσιες σε υδροξυπρολίνη γλυκοπρωτεΐνες (HRGPs) βρίσκονται επίσης στα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών.[9] Αυτές οι υδροξυπρολίνες χρησιμεύουν ως σημεία σύνδεσης για αλυσίδες γλυκάνης που προστίθενται ως μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις.[9]
Κλινική σημασία
ΕπεξεργασίαΗ υδροξυλίωση της προλίνης απαιτεί ασκορβικό οξύ (βιταμίνη C). Τα πιο προφανή, πρώτα αποτελέσματα (προβλήματα ούλων και μαλλιών) της απουσίας ασκορβικού οξέος στον άνθρωπο προέρχονται από το προκύπτον ελάττωμα στην υδροξυλίωση των υπολειμμάτων προλίνης του κολλαγόνου, με μειωμένη σταθερότητα του μορίου κολλαγόνου, προκαλώντας σκορβούτο.
Αυξημένα επίπεδα υδροξυπρολίνης στον ορό και στα ούρα έχουν επίσης αποδειχθεί στη νόσο του Paget.[10]
Άλλες υδροξυπρολίνες
ΕπεξεργασίαΆλλες υδροξυπρολίνες υπάρχουν επίσης στη φύση. Οι πιο αξιοσημείωτες είναι η 2,3- cis- , η 3,4- trans- και η 3,4-διυδροξυπρολίνη, η οποία εμφανίζεται στα κυτταρικά τοιχώματα διατόμων[11] και θεωρείται ότι παίζει ρόλο στην εναπόθεση πυριτίου. Η υδροξυπρολίνη βρίσκεται επίσης στα τοιχώματα των ωομυκήτων, που μοιάζουν με μύκητες που σχετίζονται με τα διάτομα.[12] (2S , 4S ) -cis - 4 - υδροξυπρολίνη βρίσκεται στα τοξικά κυκλικά πεπτίδια από τα μανιτάρια Amanita ( π.χ. φαλλοϊδίνη).[13]
Παραπομπές
Επεξεργασία- ↑ R.H.A. Plimmer (1912) [1908]. R.H.A. Plimmer· F.G. Hopkins, επιμ. The chemical composition of the proteins. Monographs on biochemistry. Part I. Analysis (2nd έκδοση). London: Longmans, Green and Co. σελ. 132. Ανακτήθηκε στις 18 Ιανουαρίου 2010.
- ↑ 2,0 2,1 Gorres, Kelly L.; Raines, Ronald T. (April 2010). «Prolyl 4-hydroxylase». Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology 45 (2): 106–124. doi:. PMID 20199358.
- ↑ Szpak, Paul (2011). «Fish bone chemistry and ultrastructure: implications for taphonomy and stable isotope analysis». Journal of Archaeological Science 38 (12): 3358–3372. doi:. https://www.academia.edu/801925.
- ↑ Nelson, D. L. and Cox, M. M. (2005) Lehninger's Principles of Biochemistry, 4th Edition, W. H. Freeman and Company, New York.
- ↑ Brinckmann, J., Notbohm, H. and Müller, P.K. (2005) Collagen, Topics in Current Chemistry 247, Springer, Berlin.
- ↑ Bella, J; Eaton, M; Brodsky, B; Berman, HM (1994). «Crystal and molecular structure of a collagen-like peptide at 1.9 A resolution». Science 266 (5182): 75–81. doi:. PMID 7695699.
- ↑ Kotch, F.W.; Guzei, I.A.; Raines, R.T. (2008). «Stabilization of the Collagen Triple Helix by O-Methylation of Hydroxyproline Residues». Journal of the American Chemical Society 130 (10): 2952–2953. doi:. PMID 18271593.
- ↑ Jaakkola, P.; Mole, D.R.; Tian, Y.M.; Wilson, M.I.; Gielbert, J.; Gaskell, S.J.; Kriegsheim, A.V.; Hebestreit, H.F. και άλλοι. (2001). «Targeting of HIF-alpha to the von Hippel-Lindau ubiquitylation complex by O2-regulated prolyl hydroxylation». Science 292 (5516): 468–72. doi:. PMID 11292861. Bibcode: 2001Sci...292..468J.
- ↑ 9,0 9,1 Cassab, Gladys I (1998). «Plant Cell Wall Proteins». Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology 49: 281–309. doi:. PMID 15012236.
- ↑ «Wheeless' Textbook of Orthopaedics». Wheeless Online. 22 Ιουλίου 2020.
- ↑ Nakajima, T.; Volcani, B.E. (1969). «3,4-Dihydroxyproline: a new amino acid in diatom cell walls». Science 164 (3886): 1400–1401. doi:. PMID 5783709. Bibcode: 1969Sci...164.1400N.
- ↑ Alexopoulos, C.J., Mims C.W. and Blackwell, M. (1996). Introductory Mycology (4th έκδοση). New York: John Wiley & Sons. σελίδες 687–688. ISBN 978-0-471-52229-4.
- ↑ Wieland, T. (1986). Peptides of Poisonous Amanita Mushrooms. Springer.