LysinHydroxylierung

LysinHydroxylierung, auch Lysyl-Hydroxylierung genannt, ist eine posttranslationale Modifikation von Proteinen, bei der bestimmte Lysinreste in Kollagen und anderen extrazellulären Matrixproteinen zu Hydroxylysin hydroxylisiert werden. Dieser Schritt erfolgt im sekretorischen Weg der Zelle und ist entscheidend für die spätere Kollagencrosslinking-Reifung und Matrixstabilität.

Die Reaktion wird von einer Familie von Lysyl-Hydroxylasen katalysiert, die Fe2+-abhängig und 2-oxoglutarat-abhängige Dioxygenasen sind. Die humanen Enzyme LH1 (PLOD1), LH2 (PLOD2) und LH3 (PLOD3) kodieren für Lysyl-Hydroxylasen 1–3. LH1 hydroxylsiert Lysine in der Kollagenhelix, LH2 vorrangig in den Telopeptidregionen, und LH3 besitzt zusätzlich eine Glikosyltransferase-Aktivität. Dadurch entstehen Hydroxylysinreste, die weiter glycosyliert werden können (z. B. durch Galaktosyl- und Glukosyltransferasen), was die Kollagenstruktur und -ordnung beeinflusst.

Hydroxylysinreste sind zentrale Standorte für Crosslinks in Kollagenfasern und beeinflussen Faserorganisation, Stabilität und mechanische Eigenschaften von Bindegewebes. Die Hydroxylierungsvorgänge benötigen Fe2+, O2, Ascorbat (Vitamin C) und 2-Oxoglutarat; das Reaktionszentrum ist ein Dioxygenase-Komplex.

Klinisch relevanten Aspekten zufolge führen Mutationen in PLOD-Genen zu Bindegewebserkrankungen. PLOD1-Mutationen verursachen das kyphoskolitische Ehlers-Danlos-Syndrom Typ VI, gekennzeichnet durch Haut- und Gefäßprobleme sowie Skoliose. PLOD2-Mutationen stehen im Zusammenhang mit Bruck-Syndrom und EDS-ähnlichen Phänotypen; PLOD3-Defizienz wird mit einem EDS-ähnlichen Syndrom und Skelettanomalien assoziiert. Diagnostik erfolgt oft durch genetische Tests und Analytik von Kollagen-Crosslinks.