Υδροξυπρολίνη

Η υδροξυπρολίνη (C5H9O3N) είναι αμινοξύ, συντομευμένο ως Hyp.

 Δομή και ανακάλυψη 
Το 1902, ο Εμίλ Φίσερ απομόνωσε υδροξυπρολίνη από υδρολυμένη ζελατίνη. Το 1905, ο Hermann Leuchs συνέθεσε ένα ρακεμικό μείγμα 4-υδροξυπρολίνης.

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 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.

 Ζώα 

 Κολλαγόνο 
Η υδροξυπρολίνη είναι ένα κύριο συστατικό του πρωτεϊνικού κολλαγόνου, που περιλαμβάνει περίπου το 13,5% του κολλαγόνου των θηλαστικών. Η υδροξυπρολίνη και η προλίνη παίζουν βασικούς ρόλους για τη σταθερότητα του κολλαγόνου.Nelson, D. L. and Cox, M. M. (2005) Lehninger's Principles of Biochemistry, 4th Edition, W. H. Freeman and Company, New York. Επιτρέπουν την απότομη συστροφή της έλικας του κολλαγόνου.Brinckmann, J., Notbohm, H. and Müller, P.K. (2005) Collagen, Topics in Current Chemistry 247, Springer, Berlin. 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.  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.

 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.

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.

 Φυτά 
Οι πλούσιες σε υδροξυπρολίνη γλυκοπρωτεΐνες (HRGPs) βρίσκονται επίσης στα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών. Αυτές οι υδροξυπρολίνες χρησιμεύουν ως σημεία σύνδεσης για αλυσίδες γλυκάνης που προστίθενται ως μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις.

 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.

 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 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. (2S , 4S ) -cis - 4 - υδροξυπρολίνη βρίσκεται στα τοξικά κυκλικά πεπτίδια από τα μανιτάρια Amanita ( π.χ. φαλλοϊδίνη).

 Παραπομπές  

Κατηγορία:Αμινοξέα
Κατηγορία:Πυρρολιδίνες