Введение

(2S,4R) 4-Гидроксипролин, или L-гидроксипролин (C5H9O3N), является аминокислотой, сокращаемой как Hyp или O, например, в базе данных белковых структур (Protein Data Bank).

Структура и открытие

В 1902 году Герман Эмиль Фишер выделил гидроксипролин из гидролизованного желатина. В 1905 году Герман Лейхс синтезировал рацемическую смесь 4-гидроксипролина. Гидроксипролин отличается от пролина наличием гидроксильной (OH) группы, присоединенной к гамма-углеродному атому.

Производство и функция

Гидроксипролин образуется в результате гидроксилирования аминокислоты пролина ферментом пролилгидроксилазой после синтеза белка (как посттрансляционная модификация). Реакция, катализируемая этим ферментом, происходит в просвете эндоплазматической сети. Хотя гидроксипролин не включается непосредственно в состав белков, он составляет примерно 4% от всех аминокислот, содержащихся в тканях животных, что превышает содержание семи других аминокислот, которые включаются в белки в процессе трансляции.

Коллаген

Гидроксипролин является основным компонентом белка коллагена, составляя примерно 13,5% коллагена млекопитающих. Гидроксипролин и пролин играют ключевую роль в стабильности коллагена, обеспечивая его плотное закручивание в спираль. В канонической коллагеновой триаде Xaa Yaa Gly (где Xaa и Yaa – любые аминокислоты) пролин в позиции Yaa подвергается гидроксилированию, образуя последовательность Xaa Hyp Gly. Эта модификация пролинового остатка увеличивает стабильность тройной спирали коллагена. Изначально предполагалось, что стабилизация происходит за счет сети водородных связей, формируемой между пролилгидроксильными группами и карбонильными группами основной цепи молекул воды. Однако впоследствии было показано, что повышение стабильности обусловлено главным образом стереоэлектронными эффектами, а гидратация остатков гидроксипролина вносит незначительный или вообще никакой дополнительный вклад в стабильность.

Неколлагенные

Гидроксипролин встречается лишь в небольшом количестве белков, помимо коллагена. Благодаря этому, содержание гидроксипролина использовалось как показатель для определения количества коллагена и/или желатина. Однако, белки млекопитающих эластин и аргонавт 2 содержат домены, подобные коллагену, в которых формируется гидроксипролин. Некоторые яды улиток, конотоксины, содержат гидроксипролин, но не имеют последовательностей, схожих с коллагеном.

Растения

Гидроксипролин-богатые гликопротеины (HRGP) также встречаются в клеточных стенках растений. Эти гидроксипролины служат точками присоединения для гликанных цепей, которые добавляются в виде посттрансляционных модификаций.

Другие гидроксипролины

Другие гидроксипролины также существуют в природе. Наиболее известные из них — 2,3-цис, 3,4-транс и 3,4-дигидроксипролин, которые содержатся в клеточных стенках диатомей и, как предполагается, участвуют в отложении кремнезема. Гидроксипролин также встречается в клеточных стенках оомицетов — грибоподобных протистов, родственных диатомеям. (2S,4S)-цис-4-гидроксипролин содержится в токсичных циклических пептидах грибов рода Amanita (например, фалоидин).