Hydroxylysin

Hydroxylysin (genauer 5-Hydroxy-L-lysin, Abk. Hyl) ist eine proteinogene, aber nicht-kanonische, Aminosäure, die 1921 von Donald Van Slyke entdeckt wurde.

Strukturformel
Allgemeines
Name	Hydroxylysin
Andere Namen	5-Hydroxylysin 2,6-Diamino-5-hydroxycapronsäure (2S,5R)-2,6-Diamino-5-hydroxyhexansäure
Summenformel	C6H14N2O3
Kurzbeschreibung	beiges Pulver (Hydrochlorid)[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 1190-94-9 (erythro-5-Hydroxy-L-lysin) 6000-08-4 (5-Hydroxy-DL-lysin) 13204-98-3 (DL-Hydrochlorid) EG-Nummer 214-726-2 ECHA-InfoCard 100.013.388 PubChem 3032849 ChemSpider 10613296 Wikidata Q419226
Eigenschaften
Molare Masse	162,187 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Schmelzpunkt	225–230 °C (Hydrochlorid)[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1] keine GHS-Piktogramme H- und P-Sätze H: keine H-Sätze P: keine P-Sätze[1]
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Biosynthese

Obgleich in Proteinen vorkommend, kann diese Aminosäure während der Translation nicht direkt in Polypeptide eingebaut werden. Erst nach Einbau von Lysin kann dessen Oxidation zum Hydroxylysin durch das Enzym Lysylhydroxylase erfolgen (posttranslationale Modifikation).

Vorkommen

5-Hydroxylysin kommt im Kollagen (nur bei Tieren und Menschen) und in einigen anderen Glykoproteinen wie Adiponektin vor.

Hydroxylysin wurde auch in Bakterien nachgewiesen, so in Staphylococcus aureus.^[2]

Innerhalb eines Kollagenpolypeptids ist das Verteilungsmuster der hydroxylierten Lysine weder starr noch völlig flexibel, d. h. in bestimmten Positionen wird nie eine Hydroxylierung gefunden, an manchen immer (außer bei bestimmten Bindegewebserkrankungen) und an anderen sehr oft bis sehr selten. Innerhalb der Kollagen-Tripelhelix kommt hydroxyliertes Lysin fast nur in Y-Position der Gly-X-Y-Sequenz vor, also: Gly-X-Hyl (zur näheren Erläuterung der Tripelhelixsequenz siehe Kollagen). Innerhalb der kurzen nicht tripelhelikalen Bereiche des Kollagens kann es auch an anderen Stellen gefunden werden (z. B. X-Hyl-Ala oder X-Hyl-Ser).

Eigenschaften

Wie Lysin besitzt Hydroxylysin eine freie Aminogruppe in der Seitenkette. Es gehört damit zur Gruppe der basischen Aminosäuren oder Hexonbasen, neben Arginin und Histidin. Diese besitzen eine basische Gruppe, durch die sie alkalisch reagieren. Die Ladung des Hydroxylysins ist pH-abhängig (pK-Wert: ≈10).

Funktionen

5-Hydroxylysin dient bei manchen Glykosylierungen als Ansatzpunkt für den jeweils ersten Zuckerrest. Im Kollagen erfüllt es zum einen ebenfalls diese Funktion, an anderen Stellen dient es als Ansatzpunkt für kovalente Quervernetzungen zwischen einzelnen Kollagenmolekülen und zwischen ganzen Kollagenfibrillen.

Ein Mangel von Hydroxylysin innerhalb der Kollagenmoleküle verursacht eine Bindegewebeschwäche und ist in der Regel auf inaktive Lysylhydroxylase zurückzuführen. Grund dafür kann eine genetische Anomalie sein (Ehlers-Danlos-Syndrom VI) oder eine Vergiftung (etwa durch den spezifischen Inhibitor BAPN = β-Aminopropionitril, Begleitvergiftung beim Lathyrismus). Ein vollständiger Hydroxylysinmangel ist lethal, bei Säugetieren ist dann wahrscheinlich nicht einmal eine Lebendgeburt möglich.

Ein Mangel an Hydroxylysin innerhalb von Proteinen lässt sich durch Aufnahme von Hydroxylysin nicht direkt ausgleichen, da zumindest ein Direkteinbau in Polypeptide während der Translation physiologisch nicht möglich ist. Hydroxylysin wird jedoch als wertvolle Nahrungsergänzung angeboten. Ein besonderer Nutzen ist jedoch fraglich.

Die Verhinderung der Oxidierung von Lysin zum Hydroxylysin durch den Inhibitor BAPN zu therapeutischen Zwecken wird erwogen.^[3]

Bestimmung

Der Hydroxylysin-Nachweis im Urin wird zur Quantifizierung des Kollagenmetabolismus der Knochen genommen.^[4]