Hydroxylsin

Hydroxylysin ist ein hydroxyliertes Derivat der Aminosäure Lysin. Die Wesentliche Hauptform ist 5-Hydroxylysin mit einer Hydroxylgruppe am C5-Atom (Summenformel: C₆H₁₄N₂O₃, Molekulargewicht: 162,19 g/mol). Es handelt sich um eine farblose, kristalline, hydrophile Substanz. Bei physiologischem pH-Wert liegt Hydroylysin als Zwitterion vor. Durch die Hydroxylgruppe gilt die Aminosäure hydrophiler als Lysin selbst und bildet somit einen wichtigen Vernetzungspunkt in der Kollagenstruktur.

Hydroxylysin entsteht durch posttranslationale Modifikationen an dem Grundgerüst des Lysins. Dabei findet im endoplasmatischen Retikulum durch das Enzym Lysylhydroxylase eine Hydroxylierung am C5-Atom statt. Anschließend ist zudem eine Glykosylierung möglich.

Die Hydroxylierung läuft nach folgendem Schema ab:

Lysin + α-Ketoglutarat + O₂ → Hydroxylysin + Succinat + CO₂

Das Hydroxylysin hat enorme strukturelle Bedeutung indem es zur Stabilität der Kollagentripelhelix beiträgt durch zusätzliche Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen. Weiterhin kann es kovalente Quervernetzungen (Cross-links) zwischen Kollagenmolekülen ausbilden und durch Glykosylierung die Kollagenfibrillenbildung unterstützen.

Bei Vitamin-C-Mangel ist die Hydroxylierung von Lysin und Prolin beeinträchtigt, was bspw. zu instabiler Kollagenfibrillen führt. Außerdem gehört ein genetischer Defekt der Lysylhydroxylase zum Krankheitsspektrum des Ehlers-Danlos-Syndroms (Typ VI), welches mit einer Symptomkonstellation von Kyphoskoliose, Gelenkshypermobilität, Osteopenie und erhöhte Hautdehnbarkeit einhergeht.

Hydroxylysin kann als diagnostisch im Urin detektiert werden. Dabei findet man erhöhte Werte bei:

• Erhöhtem Kollagenumsatz (Wachstum, Knochenumbau)
• Paget-Krankheit (Osteodystrophia deformans)
• Primärem Hyperparathyreoidismus
• Knochenmetastasen
• Osteoporose mit erhöhtem Knochenabbau