Idrossiprolina: struttura, sintesi, funzioni

L’ idrossiprolina (Hyp) è un amminoacido non essenziale e non proteinogenico tra i più diffusi nelle proteine ​​animali come collagene ed elastina.  Insieme alla prolina e alla glicina è presente nel collagene costituendo il 57% degli amminoacidi totali

Conferisce stabilità alla struttura a tripla elica del collagene formando legami a idrogeno. L’amminoacido si trova quasi esclusivamente nel collagene e pertanto i suoi livelli urinari sono considerati il ​​riflesso del turnover del collagene nelle ossa e in altri tessuti. Le sue due forme isomeriche  trans e cis svolgono un ruolo cruciale nella sintesi del collagene e nella stabilità termodinamica della conformazione a tripla elica del collagene e dei tessuti associati.

È stato dimostrato che varie anomalie nel metabolismo dell’idrossiprolina svolgono ruoli chiave nella fisiopatologia e nella patogenesi di diverse malattie. Un livello elevato di questo amminoacido è osservato in diversi disturbi, ad esempio, malattia del trapianto contro l’ospite, cheloidi e vitiligine, mentre il suo livello ridotto è un marcatore di scarsa guarigione delle ferite.

Sebbene  sia stata tradizionalmente considerata di scarso significato nutrizionale, ora è riconosciuta come substrato per la sintesi di glicina, piruvato e glucosio.
Il chimico tedesco Hermann Emil Fischer, premio Nobel per la Chimica, la isolò nel 1902 dalla gelatina. È contenuta nella carne di maiale e manzo, pollame, salumi e insaccati.

Struttura dell’idrossiprolina

Differisce dalla prolina per la presenza di un gruppo -OH sul carbonio γ dell’anello pirrolidinico.
Sebbene la prolina (Pro) e l’idrossiprolina (Hyp) siano o indicate come amminoacidi, sono in realtà imminoacidi.

Il gruppo carbossilico è legato sia a un atomo di azoto che a uno di carbonio e, pertanto, possiede un gruppo imminico e non amminico.
In figura sono rappresentate le strutture sia della prolina che del suo derivato ossidrilato

Sintesi

È  prodotta come modificazione post-traduzionale per idrossilazione dell’amminoacido prolina da parte dell’enzima prolil idrossilasi che utilizza la vitamina C come cofattore.

Tale enzima noto anche come procollagene-prolina diossigenasi appartiene alla classe delle ossidoreduttasi e catalizza la seguente reazione
procollagene L-prolina + 2-ossoglutarato + O2 ⇄ procollagene trans-4-idrossi-L-prolina + succinato + CO₂

Funzioni

È fornita sia dagli alimenti che dalla sintesi endogena e la sua conversione in glicina, migliora la produzione di glutatione, DNA, eme e proteine.

Inoltre, la sua ossidazione  da parte dell’idrossiprolina ossidasi svolge un ruolo importante nelle reazioni antiossidanti, nella sopravvivenza e nell’omeostasi cellulare.

L’ossidazione genera specie reattive dell’ossigeno (ROS). Una maggiore produzione di ROS contribuisce alla regolazione della difesa ossidativa, apoptosi, angiogenesi, risposte ipossiche e sopravvivenza cellulare negli animali.

Osteoporosi

È comunemente riscontrabile nelle urine e il suo aumento è un indice di aumento del metabolismo del collagene contenuto nelle ossa ed è quindi un segno indiretto di patologie scheletriche e in particolare dell’osteoporosi.

Nel siero l’idrossiprolina può essere presente come:

• amminoacido libero
• legata ai peptidi ma dializzabile
• legata ai peptidi ma non dializzabile

Solo le prime due frazioni passano attraverso i reni e possono essere rilevate nelle urine delle 24 ore. La concentrazione della idrossiprolina nel plasma e soprattutto nelle urine, è perciò considerata un indice del metabolismo del collagene. Per questo i più elevati valori di idrossiprolina nelle urine si riscontrano nelle affezioni scheletriche  come artrite e artrosi e in particolare nell’osteoporosi