Υδροξυπρολίνη

Υδροξυπρολίνη
 ( C5H9O3N ), είναι ένα αμινοξύ , συντομευμένο ως Hyp.

Δομή και ανακάλυψη 
Το 1902, ο Hermann Emil Fischer 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 
Η υδροξυπρολίνη παράγεται με υδροξυλίωση του αμινοξέος προλίνη από το ένζυμο προλυλ υδροξυλάση μετά από 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

Κολλαγόνο :
Η 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 :
Η 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 υποξία παράγοντα (HIF) (HIF-1 άλφα) για αποικοδόμηση με πρωτεόλυση . Υπό νορμοξία (κανονικές συνθήκες οξυγόνου) η πρωτεΐνη EGLN1 [1] 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 :
Οι 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 
Η 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 
Άλλες 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. φαλλοιδίνη ). [13]

Αναφορές  
 RHA Plimmer (1912) [1908]. RHA Plimmer; FG Hopkins (επιμ.). Η χημική σύνθεση των πρωτεϊνών . Μονογραφίες για τη βιοχημεία. Τομ. Μέρος Ι. Ανάλυση (2η έκδ.). Λονδίνο: Longmans, Green and Co. σελ. 132 . Ανακτήθηκε στις 18 Ιανουαρίου 2010 .
 Gorres, Kelly L.; Raines, Ronald T. (Απρίλιος 2010). "Prolyl 4-hydroxylase". Κριτικές Κριτικές στη Βιοχημεία και τη Μοριακή Βιολογία. 45(2): 106–124. doi:10.3109/10409231003627991. PMC 2841224 . PMID20199358.  
 Szpak, Paul (2011). "Χημεία οστών ψαριού και υπερδομή: επιπτώσεις για την ταφωνία και την ανάλυση σταθερών ισοτόπων" . Journal of Archaeological Science . 38 (12): 3358–3372. doi : 10.1016/j.jas.2011.07.022 .
 Nelson, DL and Cox, MM (2005) Lehninger's Principles of Biochemistry, 4η Έκδοση, WH Freeman and Company, Νέα Υόρκη.
 Brinckmann, J., Notbohm, H. and Müller, PK (2005) Collagen, Topics in Current Chemistry 247, Springer, Βερολίνο.
 Bella, J; Eaton, Μ; Brodsky, Β; Berman, HM (1994). "Κρυσταλλική και μοριακή δομή ενός πεπτιδίου που μοιάζει με κολλαγόνο σε ανάλυση 1,9 Α". Επιστήμη . 266 (5182): 75–81. doi : 10.1126/science.7695699 . PMID 7695699 . 
 Kotch, FW; Guzei, ΙΑ; Raines, RT (2008). "Σταθεροποίηση της Τριπλής Έλικας Κολλαγόνου με Ο-Μεθυλίωση Υπολειμμάτων Υδροξυπρολίνης" . Εφημερίδα της Αμερικανικής Χημικής Εταιρείας . 130 (10): 2952–2953. doi : 10.1021/ja800225k . PMC 2802593 . PMID 18271593 .  
 Jaakkola, Ρ.; Mole, DR; Tian, ​​YM; Wilson, MI; Gielbert, J.; Gaskell, SJ; Kriegsheim, AV; Hebestreit, HF; et al. (2001). "Στόχευση του HIF-alpha στο σύμπλοκο ουβικιυλίωσης von Hippel-Lindau με ρυθμιζόμενη από O2 υδροξυλίωση προλυλίου". Επιστήμη . 292 (5516): 468–72. Bibcode : 2001Sci...292..468J . doi : 10.1126/science.1059796 . PMID 11292861 . S2CID 20914281 .  
 Cassab, Gladys I (1998). «Πρωτεΐνες φυτικών κυτταρικών τοιχωμάτων». Ετήσια Επιθεώρηση Φυσιολογίας Φυτών και Μοριακής Βιολογίας Φυτών. 49: 281–309. doi:10.1146/annurev.arplant.49.1.281. PMID15012236. 
 "Wheeless' Textbook of Orthopaedics" . Wheeless Online . 22 Ιουλίου 2020.
 Nakajima, Τ.; Volcani, BE (1969). "3,4-Διυδροξυπρολίνη: ένα νέο αμινοξύ στα κυτταρικά τοιχώματα διατόμων". Επιστήμη . 164 (3886): 1400–1401. Bibcode : 1969Sci...164.1400N . doi : 10.1126/science.164.3886.1400 . PMID 5783709 . S2CID 23673503 .  
 Alexopoulos, CJ, Mims CW and Blackwell, M. (1996). Introductory Mycology (4η έκδ.). Νέα Υόρκη: John Wiley & Sons. σελ. 687–688. ISBN 978-0-471-52229-4.
 Wieland, Τ. (1986). Πεπτίδια δηλητηριωδών μανιταριών Amanita . Πηδών.