| L'hydroxylation |
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1. Introduction 2. Collagène et hydroxyproline 3. Formation de la 4-hydroxyproline |
4. L'hydoxylysine et la lysyl hydroxylase 5. Liens Internet et références bibliographiques |
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1. Introduction L'hydoxylation est la modification post-traductionnelle qui ajoute un ou des groupement(s) hydroxyle (-OH) à une protéine. Les acides aminés hydroxylés sont : la proline (qui devient hydroxyproline), la lysine (qui devient hydroxylysine), mais aussi l'acide aspartique, la tyrosine. L'hydroxyproline et l'hydroxylysine sont les acides aminés majoritaires du collagène. L'hydroxylation des lysines et des prolines, de même que la glycosylation des hydroxylysines sont des modifications co-traductionnelles (pendant la synthèse des chaînes de collagène) et post-traductionnelles (après que les chaînes de collagène aient été relarguées des ribosomes). |
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2. Collagène et hydroxyproline Le collagène est la protéine majeure de la plupart des tissus conjonctifs et la protéine prépondérante chez les vertébrés (30% des protéines totales des Mammifères : peau, os, tendons, vaisseaux sanguins). Le collagène est formé de 3 chaînes polypeptidiques hélicoïdales gauches torsadées l'une autour de l'autre en une superhélice de pas droit.
Source : Protein Data Bank Ces hélices ne sont pas comparables aux hélices α, incompatibles avec la présence d'une proline. En effet, la proline est un acide α-iminé (groupe aminé secondaire). Sa chaîne latérale est liée à la fois au groupe α-carboxyle ET au groupe α-aminé.
La figure ci-dessous représente la séquence des 139 premiers résidus d'une chaîne de collagène de peau de rat.
Source : "Principes de Biochimie" Horton et al. (1994) - Ed. DeBoeck Universités Le collagène est caractérisé par le motif : Gly - X - Y - Gly En conséquence, chacune des chaînes portent une glycine tous les 3 résidus (30% des résidus). En effet, la petite chaîne latérale (H) peut s'insinuer dans les espaces interhélicaux. Le résidu X est souvent Pro (en rose) et le résidu Y souvent la 4-hydroxyproline ou Hyp (en bleu). Pro et Hyp représentent 25 % des résidus. |
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3. Formation de la 4-hydroxyproline Il s'agit de l'hydroxylation de résidus proline par la 4-prolyl-hydroxylase ou procollagene-proline dioxygénase (EC 1.14.11.2). C'est un tétramère avec 2 sous-unités a et 2 sous-unités b :
L'un des 2 atomes de l'oxygène (préalablement activé) s'attache à la proline, l'autre est incorporé au succinate lors de la décarboxylation de l'α-cétoglutarate. L'ascorbate (forme ionisée de la vitamine C) sert d'agent réducteur.
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4. L'hydoxylysine et la lysyl hydroxylase Les hydoxylysines sont glycosylées par le galactose ou le glucosylgalactose Elles servent à stabiliser les liaisons covalentes intra- et inter-moléculaires au sein du collagène La lysyl hydroxylase ou protocollagen-lysine 2-oxoglutarate 5-dioxygenase (E.C. 1.14.11.4, famille des 2-oxoglutarate dioxygenases) est un homodimère (2 x 85 kDa) localisée dans la lumière du reticulum endoplasmique. Il existe 3 isoenzymes chez l'homme : les lysyl hydroxylases 1, 2 et 3 (LH1 à LH3). La lysyl hydroxylase de l'homme contient 709 acides aminés et un peptide signal de 18 acides aminés supplémentaires. Elle contient 4 sites d'attache d'oligosaccharides pour la N-glycosylation d'asparagines. La lysyl hydroxylase catalyse l'hydroxylation des lysines trouvées dans la séquence consensus X-Lys-Gly du collagène. La réaction recquiert Fe2+, 2-oxoglutarate, O2 et la vitamine C et produit du succinate et du CO2. |
| 5. Liens Internet et références bibliographiques |
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Pekkala et al. (2004) "The Peptide-Substrate-binding Domain of Collagen Prolyl 4-Hydroxylases Is a Tetratricopeptide Repeat Domain with Functional Aromatic Residues" J. Biol. Chem. 279, 52255 - 52261 Métabolisme de la proline Site trés complet : Collagènes, hydroxylysine, lysyl hydroxylase et pathologies associées "Occurrence and functions of 4-hydroxyproline in animal and plant proteins" |
