Hydroxyproline, een gemodificeerde vorm van proline

Hydroxyproline is de gehydroxyleerde vorm van het aminozuurzuur proline. In zoogdieren komt het alleen in grote hoeveelheden voor in het eiwit collageen. Hoe komt dit nou? Wat is de functie van hydroxyproline en wat als het er niet is? En hoe kunnen wij hier gebruik van maken?

Wat is hydroxyproline

Hydroxyproline is een gemodificeerde vorm van proline. Bij hydroxyproline zit er een hydroxylgroep (-OH) vast aan het gamma koolstof atoom.

Waar vinden we hydroxyproline

In zoogdieren vinden we hydroxyproline maar in twee eiwitten, namelijk in collageen en in elastine. In elastine is maar een zeer klein percentage van alle aminozuren hydroproline (ongeveer 1.9%). In collageen is dit percentage veel hoger, ongeveer 14%. We kunnen de zelfs de hoeveelheid hydroxyproline bepalen om de hoeveelheid collageen te berekenen. Het bepalen van de hoeveelheid collageen door het aantal hydroxyprolines te meten heet de hydroxyproline assay. In deze assay worden eerst de eiwitten gehydrolyseerd zodat ze afgebroken worden tot losse aminozuren. Dit gebeurd door een eiwitmengsel te laten koken in een sterk basische of alkalische oplossing. Vervolgens kunnen de hydroxyprolines geoxydeerd worden waarna deze gekleurd kunnen worden door een enzymatische reactie. Gelatine is gedenatureerd collageen en dit bevat dus ook hydroxyproline.
Verder komt hydroxyproline voor in de celwanden van diatomeeën (eencellige wieren van een extern skelet van silicum), oömyceten (schimmelachtige protisten) en planten.

Wat doet hydroxyproline

Hydroxyproline is belangrijk voor de sterkte van collageen. Collageen is op zijn beurt weer belangrijk voor de sterkte van bindweefsel. Vooral bloedvaten verliezen snel hun sterkte als het collageen niet voldoende hydroxyproline bevat.

Hoe wordt hydroxyproline gevormd

Tijdens de biosynthese van collageen worden bepaalde prolines gehydroxyleerd. Dit vindt plaats in het lumen van het endoplasmatisch reticulum, het is dan ook een posttranslationele modificatie van collageen. De hydroxylatie wordt uitgevoerd door een speciale enzymgroep, de prolyl hydroxylases. Naast de hydroxylase-activiteit hebben prolyl hydroxylases ook een PDI (protein disulfide isomerase) activiteit. PDI is een chaperone tijdens de synthese van eiwitten en is betrokken bij de vorming van zwavelstofbruggen.

Hydroxyproline en scheurbuik

Prolyl hydroxylases hebben vitamine C (ascorbinezuur) nodig om te functioneren. Mensen en cavia's kunnen zelf geen vitamine C aanmaken en bij te weinig inname van vitamine C kunnen er dan ook problemen ontstaan. Doordat de vorming van hydroxyprolines niet meer plaats kan vinden, verliest het collageen zijn stabiliteit. Dit resulteerd in bloedingen doordat de bloedvaten hun sterkte verliezen en ook gewrichten zullen stijf en pijnlijk gaan worden. Deze aandoening, ook wel bekend als scheurbuik, is op den duur dodelijk. Gelukkig is de behandeling eenvoudig, namelijk het toedienen van vitamine C.