Desmosin

Desmosin je proteinogénna aminokyselina. Spolu s inými aminokyselinami tvorí vlákninový a štrukturálny proteínový elastín. S mutáciami v géne ELN je narušená štruktúra elastínu.

Čo je desmosín?

Aminokyseliny sú dôležitou súčasťou ľudského organizmu. Sú to triedy organických zlúčenín, ktoré sú tvorené najmenej jednou karboxylovou skupinou a jednou aminoskupinou. Aminokyseliny sú preto karboxylové kyseliny aj amíny.

V závislosti od ich polohy vo vzťahu ku karboxylovej skupine môžu byť aminokyseliny priradené rôznym skupinám. Aminokyseliny s terminálnou karboxylovou skupinou sa nazývajú geminálne alebo a a patria medzi a-aminokyseliny. Tieto aminokyseliny sú prvkami proteínov. Ľudské telo má viac ako 20 proteinogénnych aminokyselín a 400 neproteinogénnych aminokyselín. D-aminokyseliny sú špeciálnou skupinou. Jednou z viac ako 20 proteínogénnych aminokyselín je desmozín, ktorý spolu s podobne vybudovaným izodesmozínom tvorí elastín z vláknitých proteínov.

Elastín a jeho rozpustný prekurzor tropolastín patria k štrukturálnym proteínom a prispievajú k formovaniu a udržaniu anatomických štruktúr. Elastín má osobitnú úlohu v schopnosti napínať sa veľké krvné cievy, napríklad aorty.

Funkcia, účinok a úlohy

Desmosín je formálne štvornásobná aminokyselina. V strede má pyridíniový kruh. Pyridín je chemická zlúčenina s empirickým vzorcom C5H5N, ktorá môže byť priradená k heterocyklickým pôvodným systémom a tvorí najjednoduchší azín vo forme šesťčlenného kruhu s jedným atómom dusíka a piatimi atómami uhlíka.

Vďaka svojmu centrálnemu pyridíniovému kruhu môže desmosín zosieťovať jednotlivé proteínové vlákna vo vláknovom proteíne elastíne. Zloženie elastínu je podobné zloženiu kolagénu. Avšak namiesto hydroxylyzínu má elastín významný podiel valínu. Lyzínové zvyšky sú oxidované na alyzín enzýmom lyzyl oxidáza. Tri allyzíny a jeden lyzín zase tvoria desmozín vo forme kruhu. Tento tvar hrá významnú úlohu v elasticite celej molekuly elastínu.

Ako proteínová sieť pozostáva elastín z jednotiek spojených s desmosínom a je elasticky roztiahnuteľný. Pľúca, koža a krvné cievy sú závislé od elastínu a jeho zložky desmosínu, pretože to je jediný spôsob, ako získajú svoju značnú elasticitu. Desmosín fluoreskuje pod UV svetlom modrou farbu a dodáva elastínu jeho žltú farbu, jeho nerozpustnosť vo vode, tepelnú stabilitu a odolnosť proti zásadám a proteázam.

Vzdelávanie, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty

Tvorba desmosínu je známa aj ako biosyntéza desmosínu. Počas tejto biosyntézy sa terminálne aminoskupiny L-lyzínových jednotiek prostredníctvom oxidácie premieňajú na co-aldehydy enzýmom lyzyl oxidáza.

Lyzyl oxidáza je proteín lyzín 6 oxidáza, a teda zodpovedá enzýmu, ktorý sa vyskytuje v extracelulárnom priestore spojivového tkaniva. Pri zosieťovaní elastínu a kolagénu slúži ako katalyzátor a mechanický stabilizátor proteínov. Počas biosyntézy desmozínu lyzyl oxidáza premieňa lyzín na alyzín. Tento proces prebieha v extracelulárnej matrici a stabilizuje priečne väzby medzi kolagénom a elastínom Z chemického hľadiska reakcia zodpovedá oxidačnej deaminácii za vzniku aldehydu. Allyzín tvorí buď allysinaldol alebo desmozín s aldehydovými zvyškami susedných molekúl tropelastínu prostredníctvom kondenzácie aldolu.

Zostávajúci lyzín tvorí prostredníctvom svojej aminoskupiny Schiffovu bázu a vytvára izodesmozín. Popri krvných cievach, pľúcach a koži všetky mikrofibrily prenášajú najmä desmosín. Sú to najmenšie vlákna kolagénneho, sietnatého a elastického tkaniva.

Choroby a poruchy

Tvorba elastínu zo zložiek, ako je desmosín, je pri rôznych ochoreniach narušená. Tieto choroby zahŕňajú predovšetkým mutácie v géne ELN. Najdôležitejšie z nich sú dermatochaláza, Williams-Beurenov syndróm a subvalvulárna vrodená aortálna stenóza. Dermatochaláza je skupina zmien spojivového tkaniva s rodinnou akumuláciou.

Pre túto skupinu je charakteristická ochabnutá, menej elastická a vráskavá pokožka na rôznych častiach tela. Gén ELN kóduje elastín a môže spôsobiť takéto príznaky mutáciou. Williams-Beurenov syndróm je v porovnaní s týmto pomerne zriedkavý a postihuje iba jedného z 20 000 novorodencov. Ochorenie je spôsobené poruchou chromozómu sedem. Miesto génu je 7q11.23. V dôsledku poruchy v tomto okamihu postihnutá osoba nemá elastínový gén a susedné gény. Delécia génu elastínu spôsobuje dysmorfizmus tváre a poruchy vnútornej štruktúry orgánov. Výsledkom môžu byť srdcové defekty, ako je supravalvulárna aortálna stenóza a malformácie obličiek, ako napríklad oblička podkovy alebo obličková vaskulárna stenóza. Okrem toho sa často vyskytuje kognitívne postihnutie.

Duševné schopnosti postihnutých sú podpriemerné. Napriek verbálnej expresivite väčšinou tvoria vety s malým obsahom. Čítanie začínajú v extrémne mladom veku, čo často preceňuje ich mentálne schopnosti. Okrem hyperlexie vedie ich dokonalá výška k nadhodnoteniu. Ako forma mutácie elastínu subvalvulárna vrodená aortálna stenóza zodpovedá malformácii srdca spojenej so zúžením hlavnej tepny. Supravalvulárna stenóza leží nad aortálnou chlopňou na začiatku aorty.

Táto forma srdcovej vady je často charakterizovaná zúžením v tvare presýpacích hodín, ktoré leží nad výstupom z koronárnych ciev. Vzostupnú časť aorty je možné zúžiť. Táto forma aortálnej stenózy sa vyskytuje obzvlášť často v kontexte práve diskutovaného syndrómu Williams-Beuren. Tento srdcový defekt bol už pozorovaný bez ohľadu na chorobu. V tomto prípade však nemusí nevyhnutne súvisieť s mutáciou v géne elastínu.