hydroxyleringer er kemiske reaktioner, hvor hydroxylgrupper indføres i et molekyle. Som en del af metabolismen katalyserer enzymer hydroxyleringen. De tilsvarende enzymer kaldes hydroxylaser.
Hvad er hydroxylering?
Hydroxyleringer er meget almindelige inden for kemi og biokemi. Generelt betyder hydroxylering introduktionen af en eller flere hydroxylgrupper i et molekyle. Hydroxylgruppen består af et hydrogen og et oxygenatom. Blandt andet producerer den katalytiske oxidation af methan alkoholen methanol. Den katalytiske tilsætning af et vandmolekyle til ethen producerer ethanol.
I biokemiske processer understøttes tilsætningen af en hydroxylgruppe katalytisk af såkaldte hydroxylaser. Ved hjælp af hydroxylaser kan for eksempel visse aminosyrer omdannes til vigtige aktive ingredienser i organismen. F.eks. Omdannes phenylalanin til tyrosin og tyrosin igen til DOPA gennem hydroxylering. De tilsvarende enzymer er phenylalaninhydroxylase og tyrosinhydroxylase. Tryptophan omdannes til 5-hydroxytryptophan ved hjælp af tryptophan hydroxylase.
I bindevævet omdannes aminosyrerne prolin og lysin til hydroxyprolin og hydroxylysin ved hydroxylering. De hydroxylerede aminosyrer dér sikrer den stærke tværbinding af kollagen og dermed også styrken af bindevævet.
En anden vigtig hydroxyleringsreaktion er omdannelsen af progesteron til kortikosteroider.
Funktion & opgave
Hydroxyleringer er meget vigtige biokemiske reaktioner. Styrken af bindevævet afhænger af hydroxyleringsreaktioner. Aminosyrerne prolin og lysin er til stede i høje koncentrationer i kollagen i bindevævet. Begge forbindelser kan let være forsynet med en yderligere hydroxylgruppe under anvendelse af hydroxylaser. Hydroxyleringen finder sted i proteinet. Hydroxyprolin dannes af prolin og hydroxylysin fra lysin. Enzymerne prolinhydroxylase og lysinhydroxylase er ansvarlige for dette ved hjælp af askorbinsyre (C-vitamin). Hydroxylgrupperne danner fastgørelsespunkter for sukkerrester, eller de sikrer, at de individuelle proteinmolekyler er forbundet. Dette netværk resulterer i et stærkt og fleksibelt bindevæv.
En anden hydroxyleringsreaktion er omdannelsen af aminosyren phenylalanin til tyrosin.Denne reaktion er vigtig for eukaryote organismer, da høje phenylalanin-koncentrationer i cellen er skadelige. Tyrosin hydroxyleres yderligere til L-DOPA. L-DOPA er en katekolamin og forløber for dopamin. Vigtige aminosyrer omdannes endelig til neurotransmittere gennem hydroxylering.
Det samme gælder hydroxyleringen af aminosyren tryptophan til 5-hydroxytryptophan. Denne forbindelse repræsenterer på sin side en forløber for serotonin, et andet neurotransmitter og vævshormon.
Endelig omdannes kønshormonet progesteron til kortikosteroider gennem hydroxylering, der som hormoner udfører en række opgaver i kroppen. Disse inkluderer glucocorticoid-cortisol og mineralocorticoid aldosteron. Disse hormoner syntetiseres gennem hydroxylering af progesteron og omdannelsen af hydroxylgrupperne til keto- eller aldehydgrupper.
Generelt er hydroxyleringer ansvarlige for opbygningen af forskellige biologiske midler i organismen. Forstyrrelser i disse reaktioner kan føre til alvorlige sundhedsmæssige problemer.
Sygdomme og lidelser
Mange hydroxyleringer repræsenterer vigtige mellemtrin i metabolismen Hvis der forekommer forstyrrelser i hydroxyleringen, inhiberes de efterfølgende reaktionstrin også. Som et resultat af sådanne lidelser kan der forekomme betydelige sundhedsnedsættelser. For eksempel fører en inhibering af hydroxylysis af prolin og lysin i kollagen i bindevævet til en svaghed i bindevævet. I nogle tilfælde kan bindevævet overstrækkes. Huden kan slappe af, og de indre organer er ikke længere optimalt beskyttet af bindevævet.
Der er mange mutationer, om end meget sjældne, der fører til defekter i strukturen af enzymerne lysinhydroxylase eller prolinhydroxylase. Hver enkelt genetisk defekt viser forskellige symptomer. Hvad de imidlertid alle har til fælles, er bindevævets svaghed. De andre symptomer er forskellige.
Skørbug er en erhvervet bindevevssvaghed Skørbug opstår, når der er mangel på C-vitamin. C-vitamin eller ascorbinsyre understøtter de to ovennævnte hydroxylaser. Hvis kroppen ikke leveres med C-vitamin, kan lysin og prolinhydroxylase næppe understøtte hydroxyleringen af lysin og prolin. Bindevævet er som de andre væv i kroppen underlagt konstante opbygnings- og nedbrudsprocesser. Hvis der er langvarig mangel på C-vitamin, dannes svagt bindevæv, fordi hydroxyleringen ikke længere fungerer. Der er mange alvorlige symptomer med hyppige infektioner, udmattelse, dårligt helende sår, hudproblemer, muskelnedbrydning, blødende tandkød, høj feber og meget mere. Imidlertid forsvinder disse symptomer efter indgivelse af C-vitamin.
En anden sygdom i forbindelse med sygdomme i hydroxylering er fenylketonuri. I phenylketonuri kan aminosyren phenylalanin ikke længere nedbrydes, fordi enzymet fenylalanin hydroxylase (PAH) enten er fraværende eller fungerer ikke. Phenylalanin er skadeligt i højere koncentrationer. Der er en forringelse af hjerneudviklingen. Væksten af kraniet stoppes også. Resultatet er en intellektuel handicap. En lav-phenylalanin diæt i barndommen kan forhindre sygdommens indtræden.
Hvis tyrosin ikke kan hydroxyleres, fordi det mangler tyrosinhydroxylase (TYH), udvikler det meget sjældne Segawa-syndrom. Neurotransmitteren dopamin produceres ikke længere i tilstrækkelige mængder. Symptomerne er ustabil gang og Parkinson-lignende symptomer.
Hvis tryptophan ikke længere kan hydroxyleres på grund af manglen på enzymet tryptophan hydroxylase, dannes der for lidt serotonin. Depression er almindelig. Endelig kan forstyrrelser i hydroxyleringen af progesteron føre til hormonrelaterede sygdomme.
