اللايسين (رمز Lys أو K) هو حمض أميني ألفا يستخدم في التخليق الحيوي للبروتينات. يحتوي على مجموعة α-amino (الموجودة في شكل −NH3 البروتوني تحت الظروف البيولوجية) ، ومجموعة حمض α-carboxylic (الموجودة في شكل −COO− المنزع تحت الظروف البيولوجية) ، وسلسلة جانبية ليسيل ((CH2 ) 4NH2) ، ويصنفه على أنه حمض أميني أليفاتي أساسي ، مشحون (عند درجة الحموضة الفسيولوجية). يتم ترميزه بواسطة الكودونات AAA و AAG. مثل جميع الأحماض الأمينية الأخرى تقريبًا ، فإن α-carbon يكون مراوانًا وقد يشير اللايسين إلى إما متماثل أو خليط راسيمي من كليهما. لغرض هذه المقالة ، سوف يشير اللايسين إلى المتماثل النشط بيولوجيًا L-lysine ، حيث يكون الكربون ألفا في التكوين S.

لا يستطيع جسم الإنسان تصنيع اللايسين. إنه ضروري للإنسان ويجب الحصول عليه من النظام الغذائي. في الكائنات الحية التي تصنع ليسين ، لها مساران رئيسيان للتخليق الحيوي ، مساران ديامينوبيميلات و ألفا أمينواديبات ، اللذان يستخدمان إنزيمات وركائز مميزة ويوجدان في كائنات حية متنوعة. يحدث تقويض اللايسين من خلال واحد من عدة مسارات ، وأكثرها شيوعًا هو مسار السكاروبين.

يلعب اللايسين أدوارًا عديدة في الإنسان ، أهمها تكوين البروتين ، ولكن أيضًا في التشابك المتشابك لبولي ببتيدات الكولاجين ، وامتصاص العناصر الغذائية الأساسية المعدنية ، وفي إنتاج الكارنيتين ، وهو أمر أساسي في استقلاب الأحماض الدهنية. غالبًا ما يشارك ليسين أيضًا في تعديلات هيستون ، وبالتالي يؤثر على الإبيجينوم. غالبًا ما تشارك مجموعة am-amino في الرابطة الهيدروجينية وكقاعدة عامة في التحفيز. مجموعة الأمونيوم بيتا (NH3 +) مرتبطة بالكربون الرابع من الكربون ألفا ، والذي يرتبط بمجموعة الكربوكسيل (C = OOH).

نظرًا لأهميته في العديد من العمليات البيولوجية ، يمكن أن يؤدي نقص اللايسين إلى العديد من الحالات المرضية بما في ذلك الأنسجة الضامة المعيبة ، وضعف استقلاب الأحماض الدهنية ، وفقر الدم ، ونقص طاقة البروتين النظامي.

على النقيض من ذلك ، فإن الإفراط في تناول اللايسين ، الناجم عن التقويض غير الفعال ، يمكن أن يسبب اضطرابات عصبية شديدة.

القيمة الغذائية

اللايسين هو حمض أميني أساسي في الإنسان. تختلف المتطلبات الغذائية للإنسان من 60 مجم · كجم تقريبًا عند الرضع إلى 30 مجم · كجم تقريبًا عند البالغين. 

يتم تلبية هذا المطلب بشكل شائع في المجتمع الغربي مع تناول اللايسين من مصادر اللحوم والخضروات بما يزيد عن المتطلبات الموصى بها.

في النظم الغذائية النباتية ، يكون تناول اللايسين أقل بسبب الكمية المحدودة من اللايسين في محاصيل الحبوب مقارنة بمصادر اللحوم.

المصادر الغذائية

المصادر الجيدة لليسين هي الأطعمة الغنية بالبروتين مثل البيض واللحوم (خاصة اللحوم الحمراء ولحم الضأن ولحم الخنزير والدواجن) وفول الصويا والفاصوليا والبازلاء والجبن (خاصة البارميزان) وبعض الأسماك (مثل سمك القد والسردين).  اللايسين هو الحمض الأميني المحدد (الحمض الأميني الأساسي الموجود في أصغر كمية في مادة غذائية معينة) في معظم الحبوب ، ولكنه متوفر في معظم البقول (البقوليات). يمكن أن يكون النظام الغذائي النباتي أو منخفض البروتين الحيواني مناسبًا للبروتين ، بما في ذلك اللايسين ، إذا كان يشتمل على كل من الحبوب والبقوليات ، ولكن ليست هناك حاجة لاستهلاك مجموعتي الطعام في نفس الوجبات.

يعتبر الطعام يحتوي على كمية كافية من اللايسين إذا كان يحتوي على 51 مجم على الأقل من اللايسين لكل جرام من البروتين (بحيث يكون البروتين 5.1٪ ليسين). 

يستخدم L-lysine HCl كمكمل غذائي يوفر 80.03٪ L-lysine. على هذا النحو ، يوجد 1 جم من L-lysine في 1.25 جم من L-lysine HCl.

تحتوي جبنه بارميسان, السمك, لحم البقر, حبوب الصويا, العدس والفول السوداني على كمية كبيرة نسبيا من اللايسين.

الأدوار البيولوجية

الدور الأكثر شيوعًا لليسين هو تكوين البروتين. غالبًا ما يلعب اللايسين دورًا مهمًا في بنية البروتين.

نظرًا لأن سلسلته الجانبية تحتوي على مجموعة موجبة الشحنة من طرف واحد وذيل طويل من الكربون كاره للماء بالقرب من العمود الفقري ، يعتبر اللايسين نوعًا ما من الأمفيباتيك (amphipathic). لهذا السبب ، يمكن العثور على اللايسين مدفونًا وبشكل أكثر شيوعًا في قنوات المذيبات وعلى السطح الخارجي للبروتينات ، حيث يمكن أن يتفاعل مع البيئة المائية.

يمكن أن يساهم اللايسين أيضًا في استقرار البروتين حيث تشارك مجموعته الأمينية بيتا غالبًا في الروابط الهيدروجينية وجسور الملح والتفاعلات التساهمية لتشكيل قاعدة شيف (A Schiff base).

يتمثل الدور الرئيسي الثاني لليسين في التنظيم اللاجيني عن طريق تعديل الهيستون. هناك عدة أنواع من تعديلات هيستون التساهمية ، والتي عادة ما تتضمن بقايا ليسين الموجودة في الذيل البارز للهيستون. غالبًا ما تتضمن التعديلات إضافة أو إزالة أسيتيل (-CH3CO) مكونًا أسيتيلليسين أو الرجوع إلى ليسين ، حتى ثلاثة ميثيل (‑CH3) أو يوبيكويتين أو مجموعة بروتين سومو. التعديلات المختلفة لها تأثيرات مصب على تنظيم الجينات ، حيث يمكن تنشيط الجينات أو قمعها.

كما ان اليسين  يلعب دور رئيسي في العمليات البيولوجية الأخرى بما في ذلك ؛ البروتينات الهيكلية للأنسجة الضامة ، واستتباب الكالسيوم (calcium homeostasis)، وأيض الأحماض الدهنية.  لقد ثبت أن اللايسين متورط في الترابط بين البولي ببتيدات الحلزونية الثلاثة في الكولاجين ، مما يؤدي إلى ثباته وقوة شده. تشبه هذه الآلية دور اللايسين في جدران الخلايا البكتيرية ، حيث يلعب اللايسين (و meso-diaminopimelate) دورًا حاسمًا في تكوين الروابط المتقاطعة ، وبالتالي استقرار جدار الخلية. تم اقتراح أن اللايسين يشارك أيضًا في امتصاص الأمعاء للكالسيوم والاحتباس الكلوي ، وبالتالي ، قد يلعب دورًا في استتباب الكالسيوم. أخيرًا ، ثبت أن اللايسين هو مقدمة للكارنيتين ، الذي ينقل الأحماض الدهنية إلى الميتوكوندريا ، حيث يمكن أن تتأكسد لإطلاق الطاقة. يتم تصنيع الكارنيتين من ثلاثي ميثيلليزين ، وهو نتاج تحلل بعض البروتينات ، حيث يجب أولاً دمج اللايسين في البروتينات ويتم ميثيلته قبل تحويله إلى كارنيتين. ومع ذلك ، فإن المصدر الأساسي للكارنيتين في الثدييات يكون من خلال المصادر الغذائية ، وليس من خلال تحويل الليسين.

الأدوار الغير مثبتة

كان هناك نقاش طويل حول أن اللايسين ، عند تناوله عن طريق الوريد أو الفم ، يمكن أن يزيد بشكل كبير من إفراز هرمونات النمو. وقد أدى ذلك إلى استخدام الرياضيين اللايسين كوسيلة لتعزيز نمو العضلات أثناء التدريب ، ومع ذلك ، لم يتم العثور على دليل مهم يدعم هذا التطبيق لليسين حتى الآن.

نظرًا لأن بروتينات فيروس الهربس البسيط (HSV) تكون أكثر ثراءً في الأرجينين وأفقر في اللايسين من الخلايا التي تصيبها ، فقد تم تجربة مكملات اللايسين كعلاج.

نظرًا لأن هذين الأحماض الأمينية يتم امتصاصهما في الأمعاء ، واستعادتهما في الكلى ، ونقلهما إلى الخلايا بواسطة نفس ناقلات الأحماض الأمينية ، فإن وفرة اللايسين ، نظريًا ، ستحد من كمية الأرجينين المتاحة لتكاثر الفيروس.

لا تقدم الدراسات السريرية دليلًا جيدًا على الفعالية كوسيلة وقائية أو في علاج تفشي فيروس الهربس البسيط. ردًا على ادعاءات المنتج بأن اللايسين يمكن أن يحسن الاستجابات المناعية لفيروس الهربس البسيط ، لم تجد مراجعة أجرتها هيئة سلامة الغذاء الأوروبية أي دليل على وجود علاقة سببية.

لم تجد المراجعة نفسها ، التي نُشرت في عام 2011 ، أي دليل يدعم الادعاءات القائلة بأن اللايسين يمكن أن يخفض الكوليسترول ، ويزيد الشهية ، ويساهم في تخليق البروتين في أي دور بخلاف كونه عنصرًا غذائيًا عاديًا ، أو يزيد من امتصاص الكالسيوم أو الاحتفاظ به.

الأدوار في المرض

الأمراض المتعلقة بالليسين هي نتيجة للمعالجة النهائية لليسين ، أي الدمج في البروتينات أو التعديل في الجزيئات الحيوية البديلة. تم توضيح دور اللايسين في الكولاجين أعلاه ، ومع ذلك ، فقد تم ربط نقص اللايسين والهيدروكسيليسين المتورطين في تشابك ببتيدات الكولاجين بحالة مرضية في النسيج الضام. بما أن الكارنيتين هو أحد المستقلبات الرئيسية المشتقة من اللايسين والتي تشارك في استقلاب الأحماض الدهنية ، فإن النظام الغذائي دون المستوى الذي يفتقر إلى الكارنيتين والليسين الكافيين يمكن أن يؤدي إلى انخفاض مستويات الكارنيتين ، والذي يمكن أن يكون له تأثيرات متتالية كبيرة على صحة الفرد.

كما ثبت أن ليسين يلعب دورًا في فقر الدم ، حيث يُشتبه في أن ليسين له تأثير على امتصاص الحديد ، وبالتالي تركيز الفيريتين في بلازما الدم. ومع ذلك ، فإن الآلية الدقيقة للعمل لم يتم توضيحها بعد.

الأكثر شيوعًا ، يُنظر إلى نقص اللايسين في المجتمعات غير الغربية ويتجلى في سوء التغذية بالبروتين والطاقة ، والتي لها آثار عميقة ونظامية على صحة الفرد.

هناك أيضًا مرض وراثي وراثي يتضمن طفرات في الإنزيمات المسؤولة عن تقويض ليسين ، أي إنزيم AASS ثنائي الوظيفة لمسار السكرين. بسبب نقص هدم اللايسين ، يتراكم الحمض الأميني في البلازما ويصاب المرضى بفرط السكر في الدم ، والذي يمكن أن يظهر كإعاقات عصبية عديمة الأعراض إلى شديدة ، بما في ذلك الصرع ، والرنح ، والتشنج ، والضعف النفسي الحركي.

تعتبر الأهمية السريرية لفرط سكر الدم موضوع نقاش في هذا المجال حيث وجدت بعض الدراسات عدم وجود علاقة بين الإعاقات الجسدية أو العقلية وفرط سكر الدم.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن الطفرات في الجينات المتعلقة باستقلاب ليسين قد تورطت في العديد من الحالات المرضية ، بما في ذلك الصرع المعتمد على البيريدوكسين (جين ALDH7A1) ، وحمض ألفا كيتوديبيك و α-aminoadipic (جين DHTKD1) ، وحمض الجلوتاري من النوع 1 (GCDH). الجين).

يتميز بيلة مفرطة في البول بوجود كميات عالية من اللايسين في البول. غالبًا ما يكون بسبب مرض التمثيل الغذائي الذي يكون فيه البروتين المتورط في تكسير اللايسين غير فعال بسبب طفرة جينية. قد يحدث أيضًا بسبب فشل النقل الأنبوبي الكلوي.