هيدروكسي برولين

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

(2 S ,4 R )-4-هيدروكسي برولين ، أو L -هيدروكسي برولين ( C 5 H 9 O 3 N )، هو حمض أميني ، ويختصر بـ Hyp أو O ، على سبيل المثال ، في بنك بيانات البروتين .

البنية والاكتشاف

في عام 1902، عزل هيرمان إميل فيشر الهيدروكسي برولين من الجيلاتين المتحلل . وفي عام 1905، قام هيرمان لويش بتخليق خليط راسيمي من 4-هيدروكسي برولين. [ 1 ]

يختلف الهيدروكسي برولين عن البرولين بوجود مجموعة هيدروكسيل (OH) مرتبطة بذرة الكربون جاما.

البنية الأيونية المزدوجة لـ (2 S ,4 R )-4-هيدروكسي برولين الطبيعي (يسار) وصورته المرآوية غير الطبيعية (2 R ,4 S )-4-هيدروكسي برولين (يمين)

الإنتاج والوظيفة

يُنتَج الهيدروكسي برولين عن طريق هيدروكسلة الحمض الأميني برولين بواسطة إنزيم بروليل 4-هيدروكسيلاز بعد تخليق البروتين (كتعديل ما بعد الترجمة ). يحدث التفاعل المحفز بالإنزيم في تجويف الشبكة الإندوبلازمية . على الرغم من أنه لا يُدمج مباشرةً في البروتينات، إلا أن الهيدروكسي برولين يُشكّل ما يقارب 4% من جميع الأحماض الأمينية الموجودة في الأنسجة الحيوانية، وهي نسبة أكبر من سبعة أحماض أمينية أخرى تُدمج في عملية الترجمة. [ 2 ]

الحيوانات

الكولاجين

يُعدّ الهيدروكسي برولين مكونًا رئيسيًا لبروتين الكولاجين ، [ 3 ] حيث يُشكّل ما يقارب 13.5% من كولاجين الثدييات. يلعب كلٌّ من الهيدروكسي برولين والبرولين دورًا محوريًا في استقرار الكولاجين. [ 4 ] فهما يسمحان بالالتفاف الحادّ للحلزون الكولاجيني. [ 5 ] في ثلاثي الكولاجين المتعارف عليه Xaa-Yaa-Gly (حيث Xaa وYaa أي حمض أميني)، يخضع البرولين الموجود في الموضع Yaa لعملية هيدروكسيل لتكوين تسلسل Xaa-Hyp-Gly. يُؤدي هذا التعديل في بقايا البرولين إلى زيادة استقرار الحلزون الثلاثي للكولاجين . في البداية، اقتُرح أن هذا الاستقرار ناتج عن جزيئات الماء التي تُشكّل شبكة من الروابط الهيدروجينية التي تربط مجموعات الهيدروكسيل في البرولين بمجموعات الكربونيل في السلسلة الرئيسية. [ 6 ] ولكن تبيّن لاحقًا أن الزيادة في الاستقرار تعود في المقام الأول إلى التأثيرات الفراغية الإلكترونية ، وأن ترطيب بقايا الهيدروكسي برولين لا يُوفّر سوى القليل من الاستقرار الإضافي أو لا يُوفّره على الإطلاق. [ 7 ]

غير الكولاجين

يوجد الهيدروكسي برولين في عدد قليل من البروتينات باستثناء الكولاجين. ولهذا السبب، يُستخدم محتوى الهيدروكسي برولين كمؤشر لتحديد كمية الكولاجين و/أو الجيلاتين . مع ذلك، تحتوي بروتينات الثدييات ، الإيلاستين والأرجونوت 2، على نطاقات شبيهة بالكولاجين حيث يتكون الهيدروكسي برولين. تحتوي بعض سموم القواقع، المعروفة باسم الكونوتوكسينات ، على الهيدروكسي برولين، لكنها تفتقر إلى تسلسلات شبيهة بالكولاجين. [ 2 ]

ثبت أن هيدروكسلة البرولين تساهم في استهداف الوحدة الفرعية ألفا من عامل نقص الأكسجين ( HIF-1 ألفا ) للتحلل البروتيني . في ظل ظروف الأكسجين الطبيعية، يكون EGLN1يقوم البروتين بهدرجة البرولين في الموضع 564 من HIF-1 ألفا، مما يسمح باليوبيكويتين بواسطة مثبط الورم فون هيبل-لينداو (pVHL) والاستهداف اللاحق للتحلل بواسطة البروتيازوم . [ 8 ]

كما ورد أن البروتينات DYRK1A و DYRK1B وبروتين كيناز B و eEF2 و IKK2 و p53 و FOXO3A و CEP192 تخضع لعملية الهيدروكسيل بواسطة PHD1 . كما تخضع البروتينات p53 و MAPH6 لعملية الهيدروكسيل بواسطة PHD3. [ 9 ]

يبدو أن الهيدروكسي برولين الحر مضاد للأكسدة، مثل البرولين الحر. [ 9 ]

النباتات

توجد البروتينات السكرية الغنية بالهيدروكسي برولين (HRGPs) أيضًا في جدران الخلايا النباتية . [ 10 ] تعمل هذه الهيدروكسي برولينات كنقاط ارتباط لسلاسل الغليكان التي تُضاف كتعديلات ما بعد الترجمة . [ 10 ]

وحيد الخلية

يوجد الهيدروكسي برولين أيضًا في جدران الفطريات البيضية ، وهي كائنات أولية شبيهة بالفطريات ترتبط بالدياتومات. [ 11 ] ينتج فطر Phytophthora cactorum تحديدًا بروتينًا ممرضًا يحتوي على 4-هيدروكسي برولين. [ 12 ]

الهدم

يُنتج 4-هيدروكسي برولين الحر عند تحلل الكولاجين. ويمكن استخدام مسارين محتملين لتحلله: مسار هيدروكسي برولين ديهيدروجينيز (PRODH2) الذي ينتج عنه الجلايسين، والجليوكسيلات، والجليكولات، والأكسالات، بينما ينتج عن مسار L-أمينو أسيد أوكسيداز بيرول-2-كربوكسيلات . يُعد هذا المصدر الإضافي للجلايسين مهمًا في الماشية الصغيرة، حيث أن حليب الثدييات والأعلاف النباتية تفتقر إلى الجلايسين. [ 9 ]

الأهمية السريرية

تتطلب عملية هيدروكسيل البرولين حمض الأسكوربيك ( فيتامين ج ). وتتمثل أبرز الآثار الأولية (مشاكل اللثة والشعر) لنقص حمض الأسكوربيك لدى البشر في الخلل الناتج في هيدروكسيل بقايا البرولين في الكولاجين ، مما يؤدي إلى انخفاض استقرار جزيء الكولاجين، وبالتالي الإصابة بداء الإسقربوط .

كما تم إثبات ارتفاع مستويات الهيدروكسي برولين في الدم والبول في مرض باجيت . [ 13 ]

أظهر تحليل قياس الطيف الكتلي انخفاضًا في كمية تعديلات ما بعد الترجمة للهيدروكسي برولين في الأنسجة غير الملتهبة لدى مرضى التهاب القولون التقرحي مقارنةً بالأنسجة المأخوذة من متبرعين غير مصابين بالمرض. [ 14 ]

أنواع أخرى من الهيدروكسي برولين

المتماكبات

توجد أنواع أخرى من الهيدروكسي برولين في الطبيعة. وأبرزها ترانس- L-3-هيدروكسي برولين (أو (2S,3S)-3-هيدروكسي برولين)، الذي يُنتَج في الإنسان والحيوانات الأخرى بواسطة إنزيم بروليل 3-هيدروكسيلاز ( EC 1.14.11.7 ). [ 9 ] على الرغم من وجوده بكميات أقل بكثير من ترانس- L-4-هيدروكسي برولين، إلا أن 3-هيدروكسي برولين ضروري لعمل الكولاجين من النوع الرابع في الفئران. وبدونه، لا يستطيع الجنين البقاء على قيد الحياة حتى الولادة. [ 15 ]

تنتج البكتيريا المعوية إنزيم إيبيميراز 4-هيدروكسي برولين ، الذي يقوم بتحويل ثنائي الاتجاه بين الشكل النموذجي (للبشر) من ترانس -4-هيدروكسي برولين وسيس -4-هيدروكسي-دي-برولين. كما تقوم العتائق والتريبانوسومات، وربما الحيوانات، بهذا التحويل. [ 9 ]

يوجد مركب cis -4-هيدروكسي برولين (أو ما يعادله، (2S , 4S ) - ) في الببتيدات الحلقية السامة الموجودة في فطر الأمانيتا ( مثل الفالويدين ). [ 16 ]

تعديلات إضافية

تحتوي جدران خلايا الدياتومات على 2,3- cis -، 3,4- trans -، و3,4-dihydroxyproline، والتي يُفترض أن لها دورًا في ترسيب السيليكا . [ 17 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ آر إتش إيه بليمر (1912) [1908]. آر إتش إيه بليمر؛ إف جي هوبكنز (محرران). التركيب الكيميائي للبروتينات . دراسات في الكيمياء الحيوية. المجلد.  الجزء الأول. التحليل (  الطبعة الثانية). لندن: لونجمانز، جرين وشركاه. ص  132. تم الاطلاع عليه في 18 يناير 2010 .
  2. 1 2 غوريس، كيلي ل.؛ راينز ، رونالد ت. (أبريل 2010). "بروليل 4-هيدروكسيلاز" . مراجعات نقدية في الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية . 45 (2): 106-124 . doi : 10.3109/10409231003627991 . PMC 2841224. PMID 20199358 .  
  3. ↑ Szpak, Paul (2011). "الكيمياء والبنية الدقيقة لعظام الأسماك: آثارها على علم الحفريات وتحليل النظائر المستقرة" . مجلة العلوم الأثرية . 38 (12): 3358-3372 . Bibcode : 2011JArSc..38.3358S . doi : 10.1016/j.jas.2011.07.022 .
  4. ↑ نيلسون، دي إل وكوكس، إم إم (2005) مبادئ لينينجر في الكيمياء الحيوية، الطبعة الرابعة، دبليو إتش فريمان وشركاه، نيويورك.
  5. ↑ برينكمان، ج.، نوتبوم، هـ. ومولر، ب.ك. (2005) الكولاجين، مواضيع في الكيمياء الحالية 247، سبرينغر، برلين.
  6. ↑ بيلا، ج؛ إيتون، م؛ برودسكي، ب؛ بيرمان، هـ م (1994). "البنية البلورية والجزيئية لببتيد شبيه بالكولاجين بدقة 1.9 أنغستروم". مجلة ساينس . 266 (5182): 75-81 . doi : 10.1126/science.7695699 . PMID 7695699 . 
  7. ↑ كوتش، إف دبليو؛ غوزي، آي إيه؛ راينز، آر تي (2008). "تثبيت الحلزون الثلاثي للكولاجين عن طريق مثيلة بقايا الهيدروكسي برولين" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 130 (10): 2952-2953 . Bibcode : 2008JAChS.130.2952K . doi : 10.1021/ja800225k . PMC 2802593. PMID 18271593 .  
  8. ↑ جاكولا، ب.؛ مول، د.ر.؛ تيان، ي.م.؛ ويلسون، م.إ.؛ جيلبرت، ج.؛ جاسكل، س.ج.؛ كريغشيم، أ.ف.؛ هيبستريت، هـ.ف.؛ وآخرون . (2001). "استهداف عامل HIF-alpha لمركب فون هيبل-لينداو لليوبيكويتين بواسطة هيدروكسيل البرولين المنظم بالأكسجين" . مجلة ساينس . 292 (5516): 468-472 . Bibcode : 2001Sci...292..468J . doi : 10.1126/science.1059796 . PMID 11292861. S2CID 20914281 .   
  9. ١ ٢ ٣ ٤ ٥ هو، شينغدي؛ هي، وينليانغ؛ وو، غوياو (أبريل ٢٠٢٢). "هيدروكسي برولين في استقلاب الحيوانات وتغذيتها وإشارات الخلايا". الأحماض الأمينية . ٥٤ (٤): ٥١٣-٥٢٨ . doi : 10.1007/s00726-021-03056-x . PMID 34342708 . 
  10. 1 2 كاساب، جلاديس آي (1998). "بروتينات جدار الخلية النباتية". المراجعة السنوية لفسيولوجيا النبات والبيولوجيا الجزيئية النباتية . 49 : 281-309 . doi : 10.1146/annurev.arplant.49.1.281 . PMID 15012236 . 
  11. ↑ أليكسوبولوس، سي جيه، ميمز، سي دبليو، وبلاك ويل، إم. (1996). مدخل إلى علم الفطريات ( الطبعة الرابعة). نيويورك: جون وايلي وأولاده. الصفحات 687-688 . ISBN   978-0-471-52229-4.{{cite book}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  12. ↑ أورسوماندو، جوزيبي؛ لورينزي، ماريا؛ رافايلي، ناديا؛ دالا ريزا، ماركو؛ ميزيتي، برونو؛ روجيري، سيلفيريو (يونيو 2001). "بروتين PcF السام للنباتات، تنقية، توصيف، وتسلسل الحمض النووي المكمل لعامل جديد يحتوي على هيدروكسي برولين تفرزه الفطريات الممرضة للفراولة Phytophthora cactorum" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 276 (24): 21578-21584 . doi : 10.1074/jbc.M101377200 . hdl : 11566/50377 . PMID 11262411 . 
  13. ↑ "كتاب ويلس في جراحة العظام" . ويلس أونلاين . 22 يوليو 2020.
  14. ^ كيروف، ستيفان. ساسون، أرييلا؛ تشانغ، كلارنس؛ تشاسالو، سكوت. دونجر، أشوك؛ ستين، هانو؛ ستنسبالي، آلان؛ أندرسن، فيبيكي؛ بيركيلوند، سفيند؛ بينيكي ، تو بيرج (2019). "تدهور المصفوفة خارج الخلية هو جزء من أمراض التهاب القولون التقرحي" . Omics الجزيئية . 15 : 67– 76. دوى : 10.1039 / C8MO00239H . بميد 30702115 . 
  15. ↑ بوكيديشيفا، إيلينا؛ بودكو، سيرجي؛ فرانكا، جانيس؛ زينتيك، كيث؛ مادكس، كيري؛ موزر، ماركوس؛ فاسلر، راينهارد؛ وير، جيري؛ باخينجر، هانز بيتر (7 يناير 2014). "الدور البيولوجي لهيدروكسيل البرولين 3 في الكولاجين من النوع الرابع" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 111 (1): 161-166 . Bibcode : 2014PNAS..111..161P . doi : 10.1073/pnas.1307597111 .
  16. ↑ ويلاند، ت. (1986). ببتيدات فطر الأمانيتا السام . سبرينغر.
  17. ↑ ناكاجيما، ت.؛ فولكاني، ب. إي. (1969). "3،4-ثنائي هيدروكسي برولين: حمض أميني جديد في جدران خلايا الدياتومات". مجلة ساينس . 164 (3886): 1400-1401 . رمز Bibcode : 1969Sci...164.1400N . doi : 10.1126/science.164.3886.1400 . PMID 5783709. S2CID 23673503 .