hidroksilasyonlar hidroksil gruplarının bir moleküle sokulduğu kimyasal reaksiyonlardır. Metabolizmanın bir parçası olarak enzimler hidroksilasyonu katalize eder. Karşılık gelen enzimlere hidroksilaz denir.
Hidroksilasyon nedir?
Hidroksilasyonlar kimya ve biyokimyada çok yaygındır. Genel olarak hidroksilasyon, bir veya daha fazla hidroksil grubunun bir moleküle dahil edilmesi anlamına gelir. Hidroksil grubu, bir hidrojen ve bir oksijen atomundan oluşur. Örneğin, metanın katalitik oksidasyonu alkol metanolü üretir. Bir su molekülünün etene katalitik olarak eklenmesi etanol üretir.
Biyokimyasal işlemlerde, bir hidroksil grubunun eklenmesi katalitik olarak hidroksilazlar tarafından desteklenir. Hidroksilazların yardımıyla, örneğin, belirli amino asitler organizmada önemli aktif bileşenlere dönüştürülebilir. Örneğin fenilalanin, hidroksilasyon yoluyla tirozine ve tirozine de DOPA'ya dönüştürülür. Karşılık gelen enzimler fenilalanin hidroksilaz ve tirozin hidroksilazdır. Triptofan, triptofan hidroksilaz yardımıyla 5-hidroksitriptofana dönüştürülür.
Bağ dokusunda, amino asitler prolin ve lisin, hidroksilasyon ile hidroksiproline ve hidroksilizine dönüştürülür. Buradaki hidroksile amino asitler, kolajenin güçlü çapraz bağlanmasını ve dolayısıyla bağ dokusunun kuvvetini sağlar.
Bir başka önemli hidroksilasyon reaksiyonu, progesteronun kortikosteroidlere dönüştürülmesidir.
İşlev ve görev
Hidroksilasyonlar çok önemli biyokimyasal reaksiyonlardır. Bağ dokusunun gücü hidroksilasyon reaksiyonlarına bağlıdır. Prolin ve lizin amino asitleri, bağ dokusunun kollajeninde yüksek konsantrasyonlarda bulunur. Her iki bileşik, hidroksilazlar kullanılarak kolaylıkla ek bir hidroksil grubu ile sağlanabilir. Hidroksilasyon protein içinde gerçekleşir. Hidroksiprolin, lizinden prolinden ve hidroksilizinden oluşur. Bunun için askorbik asit (C vitamini) yardımıyla prolin hidroksilaz ve lisin hidroksilaz enzimleri sorumludur. Hidroksil grupları, şeker kalıntıları için bağlantı noktaları oluşturur veya tek tek protein moleküllerinin birbirine bağlanmasını sağlar. Bu ağ oluşturma, güçlü ve esnek bir bağ dokusu ile sonuçlanır.
Diğer bir hidroksilasyon reaksiyonu, amino asit fenilalaninin tirozine dönüştürülmesidir.Bu reaksiyon ökaryotik organizmalar için önemlidir, çünkü hücredeki yüksek fenilalanin konsantrasyonları zararlıdır. Tirozin ayrıca L-DOPA'ya hidroksillenir. L-DOPA, bir katekolamin ve dopaminin öncüsüdür. Önemli amino asitler nihayet hidroksilasyon yoluyla nörotransmiterlere dönüştürülür.
Aynısı, amino asit triptofanın 5-hidroksitriptofana hidroksilasyonu için de geçerlidir. Bu bileşik, başka bir nörotransmiter ve doku hormonu olan serotoninin öncüsünü temsil eder.
Son olarak, seks hormonu progesteronu, hormonlar olarak vücutta çeşitli görevleri yerine getiren hidroksilasyon yoluyla kortikosteroidlere dönüştürülür. Bunlar, glukokortikoid kortizol ve mineralokortikoid aldosteron içerir. Bu hormonlar, progesteronun hidroksilasyonu ve hidroksil gruplarının keto veya aldehit gruplarına dönüştürülmesi yoluyla sentezlenir.
Genel olarak hidroksilasyon, organizmada farklı biyolojik ajanların birikmesinden sorumludur. Bu reaksiyonlardaki rahatsızlıklar ciddi sağlık sorunlarına yol açabilir.
Hastalıklar ve rahatsızlıklar
Çoğu hidroksilasyon, metabolizmada önemli ara adımları temsil eder Hidroksilasyonda rahatsızlıklar meydana gelirse, sonraki reaksiyon adımları da inhibe edilir. Bu tür bozuklukların bir sonucu olarak, önemli sağlık bozuklukları meydana gelebilir. Örneğin, bağ dokusunun kolajeninde prolin ve lisinin hidroksilizinin inhibisyonu, bağ dokusunda bir zayıflığa yol açar. Bazı durumlarda bağ dokusu aşırı gerilebilir. Deri sarkabilir ve iç organlar artık bağ dokusu tarafından en iyi şekilde korunamaz.
Pek çok mutasyon vardır, ancak her biri çok nadirdir ve enzimlerin lizin hidroksilaz veya prolin hidroksilaz yapısında kusurlara yol açar. Her bir genetik kusur farklı semptomlar gösterir. Bununla birlikte, hepsinin ortak noktası bağ dokusunun zayıflığıdır. Diğer semptomlar çeşitlidir.
İskorbüt, edinilmiş bir bağ dokusu zayıflığıdır. İskorbüt, C vitamini eksikliği olduğunda ortaya çıkar. C vitamini veya askorbik asit, yukarıda bahsedilen iki hidroksilazı destekler. Vücuda C vitamini verilmemişse, lizin ve prolin hidroksilaz, lizin ve prolinin hidroksilasyonunu güçlükle destekleyebilir. Bağ dokusu, vücuttaki diğer dokular gibi, sürekli birikme ve bozulma süreçlerine tabidir. C vitamini daha uzun bir süre eksik kalırsa, hidroksilasyon artık çalışmadığı için zayıf bağ dokusu oluşur. Sık görülen enfeksiyonlar, yorgunluk, zayıf iyileşen yaralar, cilt sorunları, kas bozulması, diş eti kanaması, yüksek ateş ve çok daha fazlasıyla birlikte birçok ciddi semptom vardır. Bununla birlikte, bu semptomlar C vitamini uygulandıktan sonra kaybolur.
Hidroksilasyon bozukluklarıyla ilişkili diğer bir hastalık fenilketonüridir Fenilketonüride, fenilalanin hidroksilaz (PAH) enzimi eksik veya arızalı olduğu için fenilalanin amino asit artık yeterince parçalanamaz. Fenilalanin, yüksek konsantrasyonlarda zararlıdır. Beyin gelişiminde bir bozukluk var. Kafatasının büyümesi de durdurulur. Sonuç, zihinsel bir engeldir. Çocukluk çağında düşük fenilalaninli diyet, hastalığın başlamasını önleyebilir.
Tirozin, tirozin hidroksilazdan (TYH) yoksun olduğu için hidroksile edilemezse, çok nadir Segawa sendromu gelişir. Nörotransmiter dopamin artık yeterli miktarlarda üretilmiyor. Semptomlar düzensiz yürüyüş ve Parkinson benzeri semptomlardır.
Triptofan, enzim triptofan hidroksilaz eksikliğinden dolayı artık hidroksile edilemezse, çok az serotonin oluşur. Depresyon yaygındır. Son olarak, progesteronun hidroksilasyonundaki bozukluklar, hormona bağlı hastalıklara yol açabilir.
