Hydroxyproline

(2 S ,4 R )-4-hydroxyproline , ou L -hydroxyproline ( C ₅ H ₉ O ₃ N ), est un acide aminé , abrégé en Hyp ou O , par exemple , dans la Protein Data Bank .

En 1902, Hermann Emil Fischer a isolé l'hydroxyproline à partir de gélatine hydrolysée . En 1905, Hermann Leuchs a synthétisé un mélange racémique de 4-hydroxyproline.

L'hydroxyproline diffère de la proline par la présence d'un groupe hydroxyle (OH) attaché à l'atome de carbone gamma.

L'hydroxyproline est produite par hydroxylation de l'acide aminé proline par l'enzyme prolyl hydroxylase suite à la synthèse protéique (en tant que modification post-traductionnelle ). La réaction catalysée par l'enzyme a lieu dans la lumière du réticulum endoplasmique . Bien qu'elle ne soit pas directement incorporée dans les protéines, l'hydroxyproline représente environ 4 % de tous les acides aminés présents dans les tissus animaux, une quantité supérieure à sept autres acides aminés incorporés par traduction.

L'hydroxyproline est un composant majeur du collagène protéique , qui représente environ 13,5 % du collagène des mammifères. L'hydroxyproline et la proline jouent un rôle clé dans la stabilité du collagène. Elles permettent la torsion prononcée de l'hélice de collagène. Dans la triade canonique du collagène Xaa-Yaa-Gly (où Xaa et Yaa sont n'importe quel acide aminé), une proline occupant la position Yaa est hydroxylée pour donner une séquence Xaa-Hyp-Gly. Cette modification du résidu de proline augmente la stabilité de la triple hélice du collagène . Il a été initialement proposé que la stabilisation était due à des molécules d'eau formant un réseau de liaisons hydrogène reliant les groupes hydroxyles prolyles et les groupes carbonyles de la chaîne principale. Il a ensuite été démontré que l'augmentation de la stabilité est principalement due à des effets stéréoélectroniques et que l'hydratation des résidus d'hydroxyproline n'apporte que peu ou pas de stabilité supplémentaire.

L'hydroxyproline est présente dans peu de protéines autres que le collagène. Pour cette raison, la teneur en hydroxyproline a été utilisée comme indicateur pour déterminer la quantité de collagène et/ou de gélatine . Cependant, les protéines de mammifères élastine et argonaute 2 ont des domaines de type collagène dans lesquels l'hydroxyproline est formée. Certains poisons d'escargots, les conotoxines , contiennent de l'hydroxyproline, mais n'ont pas de séquences de type collagène.

Il a été démontré que l'hydroxylation de la proline est impliquée dans le ciblage de la sous-unité alpha du facteur inductible par l'hypoxie (HIF) ( HIF-1 alpha ) pour la dégradation par protéolyse . Dans des conditions de normoxie (conditions normales d'oxygène), la protéine EGLN1 [1] hydroxyle la proline à la position 564 de HIF-1 alpha, ce qui permet l'ubiquitylation par le suppresseur de tumeur de von Hippel-Lindau (pVHL) et le ciblage ultérieur pour la dégradation du protéasome .

Les glycoprotéines riches en hydroxyproline (HRGP) se trouvent également dans les parois cellulaires végétales . Ces hydroxyprolines servent de points d'attache pour les chaînes de glycanes qui sont ajoutées sous forme de modifications post-traductionnelles .

L'hydroxylation de la proline nécessite de l'acide ascorbique ( vitamine C ). Les premiers effets les plus évidents (problèmes gingivaux et capillaires) de l'absence d' acide ascorbique chez l'homme proviennent du défaut d' hydroxylation des résidus de proline du collagène qui en résulte , avec une stabilité réduite de la molécule de collagène, provoquant le scorbut .

Des taux sériques et urinaires accrus d'hydroxyproline ont également été démontrés dans la maladie de Paget .

L'analyse par spectrométrie de masse a montré une diminution de la quantité de modifications post-traductionnelles d'hydroxyproline dans les tissus non enflammés des patients atteints de colite ulcéreuse par rapport aux tissus des donneurs non atteints de la maladie.

D'autres hydroxyprolines existent également dans la nature. Les plus notables sont la 2,3- cis- , la 3,4- trans- et la 3,4-dihydroxyproline, qui se trouvent dans les parois cellulaires des diatomées et dont on suppose qu'elles jouent un rôle dans le dépôt de silice . L'hydroxyproline se trouve également dans les parois des oomycètes , des protistes fongiques apparentés aux diatomées. La (2 S ,4 S ) -cis -4-hydroxyproline se trouve dans les peptides cycliques toxiques des champignons Amanita ( par exemple , la phalloïdine ).