Quelltext der Seite Prolyl-4-Hydroxylase

{{Infobox Protein
| Name = 
| Bild = Alpha subunits of prolyl hydroxylase.png
| Bild_legende = <!-- nach {{PDB|ABCD}} -->
| PDB = <!-- {{PDB2|1YY1}}, {{PDB2|ABCD}} -->
| Groesse = 534 / 535 / 544 Aminosäuren (''[[Mensch|Homo sapiens]]'')
| Kofaktor = [[Vitamin C]]
| Precursor = 
| Struktur = Tetramer aus zwei α- und zwei β-Untereinheiten
| Isoformen = 
| HGNCid = 
| Symbol = 
| AltSymbols = 
| OMIM = 
| UniProt = 
| MGIid = 
| CAS = 
| EC-Nummer = 1.14.11.2
| Kategorie = Dioxygenase
| Reaktionsart = [[Hydroxylierung]]
| Substrat = Peptidyl-[[Prolin]] + [[α-Ketoglutarsäure|α-Ketoglutarat]] + O<sub>2</sub>
| Produkte = Peptidyl-[[Hydroxyprolin]] + [[Bernsteinsäureanhydrid]] + CO<sub>2</sub>
| Homolog_fam = 
| Taxon = [[Eukaryoten]] (Eucaryota)
| Taxon_Ausnahme = 
| Orthologe = 
}}

Die '''Prolyl-4-Hydroxylase (4-PH)''' (auch: '''Procollagenprolin-Dioxygenase''', {{EC|1.14.11.2}}) ist ein [[Proteinkomplex|Enzymkomplex]] in [[Eukaryoten]] (Eucaryota)<ref>Nachweise in: [[Acker-Schmalwand|''Arabidopsis thaliana'']], ''[[Caenorhabditis elegans]]'', ''[[Drosophila melanogaster]]'', [[Mensch|''Homo sapiens'']], [[Paramecium bursaria]], durch<br />{{cite journal |first=J. |last=Myllyharju |date=2003 |title=Prolyl 4-hydroxylases, the key enzymes of collagen biosynthesis |journal=Matrix Biol. |volume=22 |pages=15–24 |language=en}}</ref>, der in [[Gewebetiere]]n oder [[Wirbeltiere]]n die [[Hydroxylierung]] von [[Prolin|Prolylresten]] in [[Protein]]en [[Katalyse|katalysiert]]. Dabei handelt es sich um eine [[posttranslationale Modifikation]]. Sie ist essentiell für die [[Biosynthese]] des [[Kollagen]]s.<ref>{{cite journal |author=L Kukkola, R Hieta, KI Kivirikko, J Myllyharju |date=2003-11 |title=Identification and characterization of a third human, rat, and mouse collagen prolyl 4-hydroxylase isoenzyme |journal=[[J. Biol. Chem.]] |volume=278 |issue=48 |pages=47685–93 |doi=10.1074/jbc.M306806200 |pmid=14500733 |language=en}}</ref>

== Katalysierte Reaktion ==
Mithilfe molekularen [[Sauerstoff]]s (O<sub>2</sub>) werden bestimmte Prolylreste des physiologischen Substrats Kollagen hydroxyliert. Dabei geht jeweils ein Sauerstoffatom auf [[α-Ketoglutarsäure|α-Ketoglutarat]], welches (durch Decarboxylation) zum [[Succinat]] wird, das andere auf den Prolylrest, welcher zum [[Hydroxyprolin|4-Hydroxyprolyl]] wird. Dabei können gleichzeitig zwei verschiedene Reaktionen ablaufen:<ref>{{cite journal |author=KI Kivirikko, R Myllylä, T Pihlajaniemi |date=1989-03 |title=Protein hydroxylation: prolyl 4-hydroxylase, an enzyme with four cosubstrates and a multifunctional subunit |journal=[[FASEB J]]. |volume=3 |issue=5 |pages=1609–17 |pmid=2537773 |language=en}}</ref>

* die Prolyl-Hydroxylierung ohne Ascorbat:<br /> Prolyl-Procollagen + α-Ketoglutarat + O<sub>2</sub> <math>\xrightarrow{\mathrm{Fe}^{2+}}</math> 4-Hydroxyprolyl-Procollagen + Succinat + CO<sub>2</sub>
* die ungekoppelte Decarboxylierung von Ketoglutarat mit Ascorbat (mit und ohne Anwesenheit des Prolylrests):<br /> (Prolyl-Procollagen +) α-Ketoglutarat + Ascorbat + O<sub>2</sub> <math>\xrightarrow{\mathrm{Fe}^{2+}}</math> (Prolyl-Procollagen +) Succinat + CO<sub>2</sub> + Dehydroascorbat

Bei der ersten Reaktion werden also nicht beide Atome eines Sauerstoffmoleküls auf dasselbe Substrat übertragen, sondern auf zwei verschiedene.

== Struktur ==
Es handelt sich um ein Tetramer aus zwei α- und zwei β-Untereinheiten. Die α-Untereinheit kann beim Menschen von drei möglichen [[paralog]]en [[Gen]]en codiert sein, wobei es jeweils noch [[Isoform]]en durch alternatives Spleißen gibt. Bei der zweiten Untereinheit handelt es sich um eine [[Proteindisulfid-Isomerase]], die, an der posttranslationalen Modifikation von Proteinen teilnehmend, in hoher Konzentration als [[Chaperon (Protein)|Chaperon]] fungieren kann. Sie ist außerdem Untereinheit des [[Mikrosomales Triglycerid-Transferprotein|MTTP-Proteins]].<ref>{{UniProt|P07237}}</ref>

{| class="wikitable"
|-
! Name !! [[Gen]] !! Protein-Größe<br />(aa) !! [[UniProt]] !! [[Online Mendelian Inheritance in Man|OMIM]] !! Kommentar
|-
|4-PH α-1 || {{HGNC||P4HA1}}
|style="text-align:center"| 534
| {{UniProt|P13674|kurz}} || {{OMIM|176710|kurz}}
|| ER-Lumen. Isoformen 1,2. {{EC|1.14.11.2}}
|-
|4-PH α-2 || {{HGNC||P4HA2}}
|style="text-align:center"| 514
| {{UniProt|O15460|kurz}} || {{OMIM|600608|kurz}}
| ER-Lumen. Isoformen IIa, IIb. {{EC|1.14.11.2}}
|-
|4-PH α-3 || {{HGNC||P4HA3}}
|style="text-align:center"| 525
| {{UniProt|Q7Z4N8|kurz}} || {{OMIM|608987|kurz}}
| ER-Lumen, [[Plazenta]], [[Leber]], fetales Gewebe. Isoformen 1,2. {{EC|1.14.11.2}}
|-
|PDI || {{HGNC||P4HB}}
|style="text-align:center"| 491
| {{UniProt|P07237|kurz}} || {{OMIM|176790|kurz}}
| ubiquitär, multifunktionell, {{EC|5.3.4.1}}
|}

== Enzym und Koenzyme ==
Die Prolylhydroxylase ist eine mischfunktionelle Hydroxylase oder [[Oxygenasen#Dioxygenasen|Dioxygenase]].

In ihrem aktiven Zentrum befindet sich reduziertes [[Eisen#Bestandteil von Lebewesen|Eisen]] (Fe<sup>2+</sup>), welches kurzfristig ein Elektron abgeben kann.

Kofaktoren: Zur Aktivität benötigt es α-Ketoglutarat, zur Regeneration [[Ascorbinsäure|Ascorbat]] (siehe [[Ascorbinsäure#Physiologische Bedeutung]]). Außerdem sind für die Aktivität das Substrat und molekularer Sauerstoff sowie Abwesenheit spezifischer Inhibitoren erforderlich.

== Vorkommen und Expression ==
Prolylhydroxylasen sind bei der Biosynthese von Kollagen erforderlich, kommen also in allen Wirbeltier-[[Fibroblast]]enzellen und [[Bindegewebe]]zellen sowie vielen anderen Zellen vor, werden aber nicht in allen Körperzellen [[Genexpression|exprimiert]].

== Stimulation / Inhibition ==
Die Enzymaktivität kann durch [[Bleomycin]]<ref>{{Literatur |Autor=K. Takeda, S. Kawai, F. Kato, T. Tetsuka, K. Konno |Titel=Stimulation of prolyl hydroxylase activity by bleomycin |Sammelwerk=[[Journal of Antibiotics]] |Band=31 |Nummer=9 |Datum=1978 |Seiten=884–887 |PMID=81830 |Sprache=en}}</ref> [[Stimulation|stimuliert]] werden.

Prolylhydroxylasen können durch Poly(L-Prolin)<ref>{{Literatur |Autor=D. F. Counts, G. J. Cardinale, S. Udenfriend |Titel=Prolyl hydroxylase half reaction: peptidyl prolyl-independent decarboxylation of alpha-ketoglutarate. |Sammelwerk=[[Proceedings of the National Academy of Sciences]] |Band=75 |Nummer=5 |Datum=1978 |Seiten=2145–2149 |PMID=209453 |Sprache=en}}</ref>, durch Poly(ADP-Ribose)<ref>{{Literatur |Autor=M. Z. Hussain, Q. P. Ghani, T. K. Hunt |Titel=Inhibition of prolyl hydroxylase by poly(ADP-ribose) and phosphoribosyl-AMP. Possible role of ADP-ribosylation in intracellular prolyl hydroxylase regulation |Sammelwerk=The Journal of Biological Chemistry |Band=264 |Nummer=14 |Datum=1989-04-15 |Seiten=7850–7855 |PMID=2542248 |Sprache=en}}</ref>, [[Roxadustat]] oder durch [[Erythropoetin]] (EPO, siehe [[Erythropoietin #Induktoren der EPO-Synthese]]) spezifisch [[Inhibitor|inhibiert]] werden.

== Literatur ==
* R.A. Berg, D.J. Prockop: ''Affinity column purification of protocollagen proline hydroxylase from chick embryos and further characterization of the enzyme''. In: ''[[J. Biol. Chem.]]'', 248, 1973, S. 1175–1182, PMID 4346946.
* J.J. Hutton Jr., A.L. Tappel, S. Udenfriend: ''Cofactor and substrate requirements of collagen proline hydroxylase''. In: ''[[Arch. Biochem. Biophys.]]'', 118, 1967, S. 231–240.
* K.I. Kivirikko, Y. Kishida, S. Sakakibara, J. Prockop: ''Hydroxylation of (X-Pro-Gly)n by protocollagen proline hydroxylase. Effect of chain length, helical conformation and amino acid sequence in the substrate''. In: ''[[Biochim. Biophys. Acta]]'', 271, 1972, S. 347–356, PMID 5046811.
* K.I. Kivirikko, D.J. Prockop: ''Purification and partial characterization of the enzyme for the hydroxylation of proline in protocollogen''. In: ''Arch. Biochem. Biophys.'', 118, 1967, S. 611–618.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Proteinkomplex]]
[[Kategorie:Oxygenase]]