Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Hidroxiprolina

(2 S ,4 R )-4-hidroxiprolina , o L -hidroxiprolina ( C 5 H 9 O 3 N ), es un aminoácido , abreviado como Hyp u O , eg , en Protein Data Bank . Estructura y descubrimiento En 1902...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita

(2 S ,4 R )-4-hidroxiprolina , o L -hidroxiprolina ( C 5 H 9 O 3 N ), es un aminoácido , abreviado como Hyp u O , eg , en Protein Data Bank .

Estructura y descubrimiento

En 1902, Hermann Emil Fischer aisló la hidroxiprolina de la gelatina hidrolizada . En 1905, Hermann Leuchs sintetizó una mezcla racémica de 4-hidroxiprolina. [ 1 ]

La hidroxiprolina se diferencia de la prolina por la presencia de un grupo hidroxilo (OH) unido al átomo de carbono gamma.

Estructura zwitteriónica de la (2 S ,4 R )-4-hidroxiprolina natural (izquierda) y su imagen especular no natural (2 R ,4 S )-4-hidroxiprolina (derecha).

Producción y funcionamiento

La hidroxiprolina se produce por hidroxilación del aminoácido prolina mediante la enzima prolil 4-hidroxilasa tras la síntesis de proteínas (como modificación postraduccional ). La reacción catalizada por la enzima tiene lugar en el lumen del retículo endoplasmático . Aunque no se incorpora directamente a las proteínas, la hidroxiprolina constituye aproximadamente el 4 % de todos los aminoácidos presentes en los tejidos animales, una cantidad superior a la de otros siete aminoácidos que se incorporan a la síntesis proteica. [ 2 ]

Animales

Colágeno

La hidroxiprolina es un componente principal de la proteína colágeno , [ 3 ] constituyendo aproximadamente el 13,5% del colágeno de los mamíferos. La hidroxiprolina y la prolina desempeñan funciones clave para la estabilidad del colágeno. [ 4 ] Permiten la torsión pronunciada de la hélice de colágeno. [ 5 ] En la tríada canónica de colágeno Xaa-Yaa-Gly (donde Xaa e Yaa son cualquier aminoácido), una prolina que ocupa la posición Yaa se hidroxila para dar una secuencia Xaa-Hyp-Gly. Esta modificación del residuo de prolina aumenta la estabilidad de la triple hélice de colágeno . Inicialmente se propuso que la estabilización se debía a que las moléculas de agua formaban una red de enlaces de hidrógeno que unía los grupos hidroxilo de la prolina y los grupos carbonilo de la cadena principal. [ 6 ] Posteriormente se demostró que el aumento de la estabilidad se debe principalmente a efectos estereoelectrónicos y que la hidratación de los residuos de hidroxiprolina proporciona poca o ninguna estabilidad adicional. [ 7 ]

Sin colágeno

La hidroxiprolina se encuentra en pocas proteínas además del colágeno. Por esta razón, su contenido se ha utilizado como indicador para determinar la cantidad de colágeno y/o gelatina . Sin embargo, las proteínas de los mamíferos elastina y argonauta 2 poseen dominios similares al colágeno en los que se forma la hidroxiprolina. Algunas toxinas de caracol, las conotoxinas , contienen hidroxiprolina, pero carecen de secuencias similares al colágeno. [ 2 ]

Se ha demostrado que la hidroxilación de la prolina está implicada en la degradación por proteólisis de la subunidad alfa del factor inducible por hipoxia ( HIF-1 alfa ) . En condiciones de normoxia (condiciones normales de oxígeno), EGLN1La proteína hidroxila la prolina en la posición 564 de HIF-1 alfa, lo que permite la ubiquitinación por el supresor tumoral de von Hippel-Lindau (pVHL) y su posterior degradación por el proteasoma . [ 8 ]

Según se informa, DYRK1A , DYRK1B , la proteína quinasa B , eEF2 , IKK2 , p53 , FOXO3A y CEP192 también son hidroxilados por PHD1 . p53 y MAPH6 también son hidroxilados por PHD3. [ 9 ]

La hidroxiprolina libre parece ser un antioxidante, al igual que la prolina libre. [ 9 ]

Plantas

Las glicoproteínas ricas en hidroxiprolina (HRGP) también se encuentran en las paredes celulares de las plantas . [ 10 ] Estas hidroxiprolinas sirven como puntos de unión para las cadenas de glicanos que se agregan como modificaciones postraduccionales . [ 10 ]

protistas

La hidroxiprolina también se encuentra en las paredes de los oomicetos , protistas parecidos a hongos relacionados con las diatomeas. [ 11 ] Phytophthora cactorum produce específicamente una proteína patógena que contiene 4-hidroxiprolina. [ 12 ]

Catabolismo

La 4-hidroxiprolina libre se produce cuando se degrada el colágeno. Existen dos posibles vías para su degradación: la vía de la hidroxiprolina deshidrogenasa (PRODH2) produce glicina, glioxilato, glicolato y oxalato, mientras que la vía de la L-aminoácido oxidasa produce pirrol-2-carboxilato . Esta fuente adicional de glicina es importante en el ganado joven, ya que la leche de mamíferos y los piensos de origen vegetal son deficientes en glicina. [ 9 ]

Importancia clínica

La hidroxilación de la prolina requiere ácido ascórbico ( vitamina C ). Los efectos más evidentes y tempranos (problemas gingivales y capilares) de la ausencia de ácido ascórbico en los seres humanos provienen del defecto resultante en la hidroxilación de los residuos de prolina del colágeno , con la consiguiente reducción de la estabilidad de la molécula de colágeno, lo que provoca escorbuto .

También se han demostrado niveles elevados de hidroxiprolina en suero y orina en la enfermedad de Paget . [ 13 ]

El análisis de espectrometría de masas mostró una cantidad reducida de modificaciones postraduccionales de hidroxiprolina en el tejido no inflamado de pacientes con colitis ulcerosa en comparación con el tejido de donantes sin la enfermedad. [ 14 ]

Otras hidroxiprolinas

Isómeros

También existen otras hidroxiprolinas en la naturaleza. La más notable es la trans -L-3-hidroxiprolina (o (2S,3S)-3-hidroxiprolina), producida en humanos y otros animales por la prolil 3-hidroxilasa ( EC 1.14.11.7 ). [ 9 ] Aunque presente en cantidades mucho menores que la trans -L-4-hidroxiprolina, la 3-hidroxiprolina es indispensable para el funcionamiento del colágeno tipo IV en ratones. Sin ella, el embrión no sobrevive hasta el nacimiento. [ 15 ]

Las bacterias intestinales producen 4-hidroxiprolina epimerasa , que realiza una conversión bidireccional entre la trans -4-hidroxiprolina típica (para los humanos) y la cis -4-hidroxi-D-prolina. Las arqueas, los tripanosomas y posiblemente los animales también realizan esta conversión. [ 9 ]

La cis -4-hidroxiprolina (o equivalentemente, (2S , 4S ) -) se encuentra en los péptidos cíclicos tóxicos de los hongos Amanita ( por ejemplo , la faloidina ). [ 16 ]

Modificaciones adicionales

Las paredes celulares de las diatomeas contienen 2,3- cis- , 3,4- trans- y 3,4-dihidroxiprolina, que se postula que desempeñan un papel en la deposición de sílice . [ 17 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ RHA Plimmer (1912) [1908]. RHA Plimmer; FG Hopkins (eds.). La composición química de las proteínas . Monografías sobre bioquímica. Vol.  Parte I. Análisis (2.ª  ed.). Londres: Longmans, Green and Co. pág.  132. Consultado el 18 de enero de 2010 .
  2. 1 2 Gorres, Kelly L.; Raines, Ronald T. (abril de 2010). " Prolil 4-hidroxilasa" . Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology . 45 (2): 106– 124. doi : 10.3109/10409231003627991 . PMC 2841224. PMID 20199358 .  
  3. ↑ Szpak, Paul (2011). "Química y ultraestructura de huesos de pescado: implicaciones para la tafonomía y el análisis de isótopos estables" . Journal of Archaeological Science . 38 (12): 3358– 3372. Bibcode : 2011JArSc..38.3358S . doi : 10.1016/j.jas.2011.07.022 .
  4. ↑ Nelson, DL y Cox, MM (2005) Principios de bioquímica de Lehninger, 4.ª edición, WH Freeman and Company, Nueva York.
  5. ↑ Brinckmann, J., Notbohm, H. y Müller, PK (2005) Colágeno, Temas en Química Actual 247, Springer, Berlín.
  6. ↑ Bella, J; Eaton, M; Brodsky, B; Berman, HM (1994). "Estructura cristalina y molecular de un péptido similar al colágeno con una resolución de 1,9 Å". Science . 266 (5182): 75– 81. doi : 10.1126/science.7695699 . PMID 7695699 . 
  7. ↑ Kotch, FW; Guzei, IA; Raines, RT (2008). "Estabilización de la triple hélice del colágeno mediante O-metilación de residuos de hidroxiprolina" . Journal of the American Chemical Society . 130 (10): 2952– 2953. Bibcode : 2008JAChS.130.2952K . doi : 10.1021/ja800225k . PMC 2802593. PMID 18271593 .  
  8. ↑ Jaakkola, P.; Mole, DR; Tian, ​​YM; Wilson, MI; Gielbert, J.; Gaskell, SJ; Kriegsheim, AV; Hebestreit, HF; et al. (2001). "Dirigiendo HIF-alfa al complejo de ubiquitinación de von Hippel-Lindau mediante hidroxilación de prolina regulada por O2" . Science . 292 ( 5516): 468–72 . Bibcode : 2001Sci...292..468J . doi : 10.1126/science.1059796 . PMID 11292861. S2CID 20914281 .   
  9. 1 2 3 4 5 Hu, Shengdi; He, Wenliang; Wu, Guoyao (abril de 2022). "Hidroxiprolina en el metabolismo animal, la nutrición y la señalización celular". Amino Acids . 54 (4): 513– 528. doi : 10.1007/s00726-021-03056-x . PMID 34342708 . 
  10. 1 2 Cassab, Gladys I (1998). "Proteínas de la pared celular vegetal". Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology . 49 : 281–309 . doi : 10.1146/annurev.arplant.49.1.281 . PMID 15012236 . 
  11. ↑ Alexopoulos, CJ, Mims CW y Blackwell, M. (1996). Micología introductoria (4.ª ed.). Nueva York: John Wiley & Sons. págs. 687–688 . ISBN   978-0-471-52229-4.{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  12. ↑ Orsomando, Giuseppe; Lorenzi, Maria; Raffaelli, Nadia; Dalla Rizza, Marco; Mezzetti, Bruno; Ruggieri, Silverio (junio de 2001). "Proteína fitotóxica PcF, purificación, caracterización y secuenciación de ADNc de un nuevo factor que contiene hidroxiprolina secretado por el patógeno de la fresa Phytophthora cactorum" . Journal of Biological Chemistry . 276 (24): 21578– 21584. doi : 10.1074/jbc.M101377200 . hdl : 11566/50377 . PMID 11262411 . 
  13. ↑ "Libro de texto de ortopedia de Wheeless" . Wheeless Online . 22 de julio de 2020.
  14. ↑ Kírov, Stefan; Sasson, Ariella; Zhang, Clarence; Chasalow, Scott; Dongre, Ashok; Steen, Hanno; Stensballe, Allan; Andersen, Vibeke; Birkelund, Suecia; Bennike, martes Bjerg (2019). «La degradación de la matriz extracelular forma parte de la patología de la colitis ulcerosa» . Ómicas moleculares . 15 : 67– 76. doi : 10.1039/C8MO00239H . PMID 30702115 . 
  15. ↑ Pokidysheva, Elena; Boudko, Sergei; Vranka, Janice; Zientek, Keith; Maddox, Kerry; Moser, Markus; Fässler, Reinhard; Ware, Jerry; Bächinger, Hans Peter (7 de enero de 2014). "Función biológica de la 3-hidroxilación de prolina en el colágeno tipo IV" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 111 (1): 161– 166. Bibcode : 2014PNAS..111..161P . doi : 10.1073/pnas.1307597111 .
  16. ↑ Wieland, T. (1986). Péptidos de hongos Amanita venenosos . Springer.
  17. ↑ Nakajima, T.; Volcani, BE (1969). "3,4-Dihidroxiprolina: un nuevo aminoácido en las paredes celulares de las diatomeas". Science . 164 (3886): 1400– 1401. Bibcode : 1969Sci...164.1400N . doi : 10.1126/science.164.3886.1400 . PMID 5783709 . S2CID 23673503 .  
  • Parámetros de mecánica molecular