لايسين

قبل الخوض في التفاصيل، اللايسين (رمزه: Lys أو K)، هو حمض أميني من نوع α، ويُعد سلفًا للعديد من البروتينات. يحتوي اللايسين على مجموعة α-أمين (وتكون في شكلها المشحون +NH₃ عندما يذوب اللايسين في الماء عند الرقم الهيدروجيني الفيزيولوجي)، ومجموعة α-حمض الكربوكسيل (تكون في شكلها المنزوع البروتون COO− في نفس الظروف)، وسلسلة جانبية (CH₂)₄NH₂ (تكون مُتأينة جزئيًا عند الذوبان في الماء عند pH فيزيولوجي). ولهذا يُصنَّف اللايسين كحمض أميني قاعدي، مشحون (في الماء عند pH فيزيولوجي)، وأليفاتي. ونتناول فيما يلي مزيدًا من التفاصيل.

وفي السياق ذاته، يُشفَّر اللايسين بواسطة الكودونين AAA وAAG. وكما هو الحال مع أغلب الأحماض الأمينية الأخرى، فإن ذرة الكربون α في اللايسين هي مركز كيرالي، أي أنها غير متماثلة فراغيًا. وقد يشير اسم "لايسين" إلى أي من المصاوغين المرآتيين أو إلى خليط راسيمي منهما. وفي هذا السياق، يُقصد بـ "اللايسين" الشكل النشط بيولوجيًا وهو L-لايسين، حيث تكون ذرة الكربون α في التشكيلة الفراغية S.

وفي السياق ذاته، لا يستطيع جسم الإنسان تصنيع اللايسين، ولهذا يُعتبر من الأحماض الأمينية الأساسية، ويجب الحصول عليه من النظام الغذائي. أما في الكائنات القادرة على تصنيعه، فهناك مساران رئيسيان للتخليق الحيوي هما: مسار ثنائي أمينو البيميليت ومسار α-أمينوأديبات، ويعتمد كل منهما على إنزيمات وركائز مختلفة، ويُوجد هذان المساران في كائنات حية متنوعة. فين حين تحدث عملية هدم اللايسين عبر عدة مسارات أيضية، أبرزها هو .

من جانب آخر، وبسبب دوره المحوري في الكثير من العمليات الحيوية، فإن نقص اللايسين قد يؤدي إلى اضطرابات صحية متعددة مثل خلل في الأنسجة الضامة، واضطرابات في استقلاب الأحماض الدهنية، وفقر الدم، ونقص بروتين-طاقة على مستوى الجسم. وفي المقابل، فإن الزيادة المفرطة في اللايسين نتيجة فشل في هدمه، قد تؤدي إلى اضطرابات عصبية خطيرة.

من جهة ثانية، وقد تم تخصيص الرمز K حرفًا واحدًا للايسين في الشيفرة الجينية، لأنه الأقرب أبجديًا بعد استبعاد الحرف L، الذي خُصص للأحماض الأمينية الأبسط مثل ليوسين، وM الذي خُصص لـ ميثيونين.

إضافةً إلى ذلك، لللايسين عدة وظائف مهمة في جسم الإنسان، أبرزها تكوين البروتينات، كما يساهم في الربط التبادلي لسلاسل الكولاجين، وامتصاص العناصر المعدنية الأساسية، وكذلك في إنتاج الكارنيتين، الذي يؤدي دورًا حيويًا في استقلاب الأحماض الدهنية. كما يُشارك اللايسين كثيرًا في تعديلات الهستونات، وبالتالي يؤثر في البيئة اللاجينية، وغالبًا ما تشارك مجموعة الأمين ε (−NH₃⁺) في روابط الهيدروجين، وتعمل كقاعدة عامة في التفاعلات التحفيزية. وتقع مجموعة الأمونيوم ε على ذرة الكربون الرابعة من الكربون α، الذي يتصل بمجموعة الكربوكسيل (−COOH).

وعلى صعيد آخر، عزل اللايسين لأول مرة عام 1889 على يد الكيميائي الحيوي الألماني فرديناند هاينريش إدموند دريشيل، وذلك من خلال تحلل البروتين كازين، وأطلق عليه اسم Lysin، المشتق من الكلمة اليونانية λύσις (lysis) وتعني "التحلل" أو "الفك".

في هذا الإطار، وفي عام 1902، تمكّن العالمان الألمانيان إميل فيشر و من تحديد البنية الكيميائية للايسين من خلال تصنيعه معمليًا.