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Stoffwechsel, Ernährung und Redoxsignalisierung von Hydroxyprolin

Bedeutung: Hydroxyprolin ist eine strukturell und physiologisch wichtige Iminosäure bei Tieren. Es wird aus Diäten und endogener Synthese bereitgestellt, und seine Umwandlung in Glycin erhöht die Produktion von Glutathion, DNA, Häm und Protein. Darüber hinaus spielt die Oxidation von Hydroxyprolin durch Hydroxyprolinoxidase (OH-POX) eine wichtige Rolle bei antioxidativen Zellreaktionen, Überleben und Homöostase. Das Verständnis der Mechanismen, durch die Hydroxyprolin am Stoffwechsel und an der Zellsignalisierung beteiligt ist, kann die Ernährung und Gesundheit von Tieren und Menschen verbessern.Jüngste Fortschritte: Hydroxyprolin kommt in der Milch sehr häufig vor und wird zur renalen Synthese von Glycin verwendet, um das Wachstum, die Entwicklung und das Überleben von Neugeborenen zu unterstützen. Die Oxidation von Hydroxyprolin durch mitochondriale OH-POX erzeugt reaktive Sauerstoffspezies (ROS). Eine verbesserte ROS-Produktion trägt zur Regulation der oxidativen Abwehr, der Apoptose, der Angiogenese, der Tumorentstehung, der hypoxischen Reaktionen und des Zellüberlebens bei Tieren bei.Kritische Probleme: Obwohl Hydroxyprolin aus der Nahrung in den Pfortaderkreislauf gelangt, ist seine Verwendung durch die pfortaderdrainierten Eingeweide unbekannt. Wege für den Hydroxyprolinstoffwechsel und ihre Regulation auf molekularer, zellulärer und Ganzkörperebene müssen noch definiert werden. Darüber hinaus sind die Mechanismen, die für Hydroxyprolin-abgeleitete ROS und verwandte Metaboliten verantwortlich sind, um das Zellüberleben oder die Apoptose zu induzieren, unbekannt.Zukünftige Richtungen: Der Interorgan-Metabolismus von Hydroxyprolin (einschließlich Synthese, Katabolismus und Fluss) bei Tieren muss mithilfe von Isotopentechnologien quantifiziert werden. Die Bemühungen sollten auch darauf gerichtet sein, die diätetische, hormonelle und epigenetische Regulation der OH-POX-Expression auf Transkriptions- und Translationsebene zu untersuchen. Ein weiterer aufkommender Forschungsbedarf besteht darin, die Rolle zellulärer Redox- und Signalnetzwerke zu verstehen, an denen sowohl ROS als auch Δ1-Pyrrolin-3-hydroxy-5-carboxylat in Ernährung, Gesundheit und Krankheit beteiligt sind.