Hidroxilação

Hidroxilações são reações químicas nas quais grupos hidroxila são introduzidos em uma molécula. Como parte do metabolismo, as enzimas catalisam a hidroxilação. As enzimas correspondentes são chamadas de hidroxilases.

O que é hidroxilação?

Hidroxilações são muito comuns em química e bioquímica. Em geral, hidroxilação significa a introdução de um ou mais grupos hidroxila em uma molécula. O grupo hidroxila consiste em um átomo de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Entre outras coisas, a oxidação catalítica do metano produz o álcool metanol. A adição catalítica de uma molécula de água ao eteno produz etanol.

Em processos bioquímicos, a adição de um grupo hidroxila é apoiada cataliticamente pelas chamadas hidroxilases. Com a ajuda das hidroxilases, por exemplo, certos aminoácidos podem ser convertidos em importantes ingredientes ativos no organismo. Por exemplo, a fenilalanina é convertida em tirosina e a tirosina, por sua vez, em DOPA por meio da hidroxilação. As enzimas correspondentes são fenilalanina hidroxilase e tirosina hidroxilase. O triptofano é convertido em 5-hidroxitriptofano com a ajuda da triptofano hidroxilase.

No tecido conjuntivo, os aminoácidos prolina e lisina são convertidos em hidroxiprolina e hidroxilisina por hidroxilação. Os aminoácidos hidroxilados garantem a forte ligação cruzada do colágeno e, portanto, também a resistência do tecido conjuntivo.

Outra importante reação de hidroxilação é a conversão de progesterona em corticosteróides.

Função e tarefa

As hidroxilações são reações bioquímicas muito importantes. A resistência do tecido conjuntivo depende das reações de hidroxilação. Os aminoácidos prolina e lisina estão presentes em altas concentrações no colágeno do tecido conjuntivo. Ambos os compostos podem ser facilmente fornecidos com um grupo hidroxila adicional usando hidroxilases. A hidroxilação ocorre dentro da proteína. A hidroxiprolina é formada a partir da prolina e a hidroxilisina da lisina. As enzimas prolina hidroxilase e lisina hidroxilase são responsáveis ​​por isso com a ajuda do ácido ascórbico (vitamina C). Os grupos hidroxila formam pontos de fixação para resíduos de açúcar ou garantem que as moléculas de proteína individuais estejam ligadas. Essa rede resulta em um tecido conjuntivo forte e flexível.

Outra reação de hidroxilação é a conversão do aminoácido fenilalanina em tirosina, uma reação importante para os organismos eucarióticos, pois altas concentrações de fenilalanina na célula são prejudiciais. A tirosina é posteriormente hidroxilada em L-DOPA. L-DOPA é uma catecolamina e o precursor da dopamina. Aminoácidos importantes são finalmente convertidos em neurotransmissores por meio da hidroxilação.

O mesmo se aplica à hidroxilação do aminoácido triptofano em 5-hidroxitriptofano. Esse composto, por sua vez, representa um precursor da serotonina, outro neurotransmissor e hormônio tecidual.

Por fim, o hormônio sexual progesterona é convertido em corticosteróides por meio da hidroxilação, que, como hormônios, desempenham uma variedade de tarefas no corpo. Estes incluem o cortisol glicocorticóide e a aldosterona mineralocorticóide. Esses hormônios são sintetizados por meio da hidroxilação da progesterona e da conversão dos grupos hidroxila em grupos ceto ou aldeído.

Em geral, as hidroxilações são responsáveis ​​pela formação de diferentes agentes biológicos no organismo. Perturbações nessas reações podem levar a sérios problemas de saúde.

Doenças e enfermidades

Muitas hidroxilações representam etapas intermediárias importantes no metabolismo.Se ocorrerem distúrbios na hidroxilação, as etapas subsequentes da reação também são inibidas. Como resultado de tais distúrbios, podem ocorrer problemas de saúde significativos. Por exemplo, uma inibição da hidroxálise de prolina e lisina no colágeno do tecido conjuntivo leva a um enfraquecimento do tecido conjuntivo. Em alguns casos, o tecido conjuntivo pode estar esticado demais. A pele pode ceder e os órgãos internos não estão mais protegidos de forma ideal pelo tecido conjuntivo.

Existem muitas mutações, embora muito raras, que levam a defeitos na estrutura das enzimas lisina hidroxilase ou prolina hidroxilase. Cada defeito genético mostra sintomas diferentes. O que todos eles têm em comum, entretanto, é a fraqueza do tecido conjuntivo. Os outros sintomas são variados.

O escorbuto é uma fraqueza adquirida do tecido conjuntivo. O escorbuto ocorre quando há falta de vitamina C. A vitamina C ou o ácido ascórbico sustentam as duas hidroxilases mencionadas acima. Se o corpo não for suprido com vitamina C, a lisina e a prolina hidroxilase dificilmente podem suportar a hidroxilação da lisina e da prolina. O tecido conjuntivo, como os outros tecidos do corpo, está sujeito a constantes processos de acumulação e decomposição. Se houver uma falta prolongada de vitamina C, um tecido conjuntivo fraco é criado porque a hidroxilação não funciona mais. Existem muitos sintomas graves com infecções frequentes, exaustão, feridas que não cicatrizam, problemas de pele, lesões musculares, sangramento nas gengivas, febre alta e muito mais. No entanto, esses sintomas desaparecem após a administração de vitamina C.

Outra doença relacionada aos distúrbios de hidroxilação é a fenilcetonúria. Na fenilcetonúria, o aminoácido fenilalanina não pode mais ser suficientemente decomposto porque a enzima fenilalanina hidroxilase (PAH) está ausente ou com mau funcionamento. A fenilalanina é prejudicial em concentrações mais altas. Existe uma deficiência no desenvolvimento do cérebro. O crescimento do crânio também é interrompido. O resultado é uma deficiência intelectual. Uma dieta pobre em fenilalanina na infância pode prevenir o aparecimento da doença.

Se a tirosina não pode ser hidroxilada devido à falta de tirosina hidroxilase (TYH), a muito rara síndrome de Segawa se desenvolve. O neurotransmissor dopamina não é mais produzido em quantidades suficientes. Os sintomas são marcha instável e sintomas semelhantes aos do Parkinson.

Se o triptofano não puder mais ser hidroxilado devido à falta da enzima triptofano hidroxilase, muito pouca serotonina é formada. A depressão é comum. Finalmente, distúrbios na hidroxilação da progesterona podem levar a doenças relacionadas aos hormônios.