WikiDer > Десмозин

Desmosine
Десмозин
Структурные формулы десмозина V.1.svg
Имена
Название ИЮПАК
6- {4 - [(4S) -4-амино-4-карбоксибутил] -3,5-бис [(3S) -3-амино-3-карбоксипропил] -1-пиридиниумил} -L-норлейцин
Идентификаторы
3D модель (JSmol)
ChemSpider
UNII
Характеристики
C24ЧАС40N5О8
Молярная масса526.611 г · моль−1
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Десмозин это аминокислота, уникальная для эластин, белок, содержащийся в соединительная ткань Такие как кожа, легкие, и эластичные артерии.

Десмозин входит в состав эластин и поперечные связи с его изомером, изодесмозин, придавая ткани эластичность. Обнаружение десмозина в образцах мочи, плазмы или мокроты может быть маркером распада эластина из-за высокой активности эластазы, связанной с некоторыми заболеваниями.[1][2]

Структура

Десмозин и его изомер изодесмозин оба состоят из четырех лизин остатки, позволяющие связываться с несколькими пептидными цепями. Четыре группы лизина объединяются, чтобы сформировать пиридиний ядро, которое может быть уменьшено, чтобы нейтрализовать связанный положительный заряд, и повысить гидрофобность. Четыре лизина образуют боковые цепи вокруг пиридиний ядро с открытыми карбоксильными группами. Разница между десмосомами и изодесмозинами заключается в замене боковой цепи лизина на углероде 1 протоном на углероде 5.[3] Десмозин связан с аланин, соединяясь с ним со стороны вывода N. Именно эта ассоциация аланина позволяет ему хорошо связываться с парами тропоэластин, чтобы сформировать эластин и эластиновые сети.[4]

Десмозин и изодесмозин пока не могут быть дифференцированы из-за отсутствия технологий. Дифференциация была бы полезна для лучшего понимания десмозина и его свойств. В настоящее время, масс-спектрометрии используется и способствует высвобождению характерных фрагментов, которые могут помочь в дифференцировке, особенно в более крупных пептидах.[нужна цитата]

Синтез

У десмозина есть пути для формирования множества конформаций самого себя, как посредством биосинтеза, так и через искусственные системы.[нужна цитата]

Биосинтез

Образование десмозинов происходит в процессе образования предшественника тропоэластина. В тропоэластине изначально отсутствуют какие-либо из этих сложных связывающих молекул, и он имеет структуру, аналогичную структуре эластина последней стадии, однако он содержит большее количество боковых цепей лизина, что напрямую соответствует обнаруженным позднее десмозинам. Эти молекулы-предшественники перерабатываются через Дегидрированиевместе с дигидродом и в конечном итоге образуют эластин, связанный с десмозином.[5] Сквозь Лизилоксидаза фермент, лизил с-аминогруппы окисляется, образуя аллизин. Он самопроизвольно конденсируется с другими молекулами аллизина с образованием бифункциональной поперечной сшивки, аллизина альдола или с с-аминогруппой лизина, образуя дегидролизинонорлейцин. Эти соединения затем конденсируются с образованием тетрафункциональных пиридиновых поперечных связей десмозинов и изодесмозинов.[3] Эти реакции происходят с лизинами в областях с высоким содержанием аланина из-за того, что аланин имеет небольшую боковую цепь, которая не блокирует связывание фермента с группами лизина.

Лабораторный синтез

Десмозины можно синтезировать в лаборатории с помощью нескольких методов, таких как реакции кросс-сочетания, катализируемые палладием. Различные процедуры могут вызвать несколько разные подтверждения.[6]

Процесс синтеза десмозина посредством биологических путей, позволяющий создавать пиридиниевое кольцо из боковых цепей лизила.[нужна цитата]

Склеивание

Связывание десмозина в областях, богатых аланином, которые позволяют ферментам связываться и создавать уникальную двойную перекрестную связь, которая отличает десмозин.

Некоторые модели связывания десмозинов, созданные в результате изучения эластина связок крупного рогатого скота, предполагают комбинацию десмозина и вторичного поперечного сшивания для связывания пептидных цепей. В этой модели десмозин связывается рядом с аланином в пептидной цепи, а затем с 3 другими аминокислотами в 2 пептидных цепях, несмотря на то, что он может связываться с 4 цепями. Было высказано предположение, что вторичное поперечное сшивание происходит либо с десмозином, либо с лизинонорлейцином, который поддерживает конформацию альфа-спирали в богатых аланином участках пептидов.[3]

И изодесмозин, и десмозин могут иметь сходные участки связывания в эластине, хотя в природе это редко проявляется. Чаще они оказываются в непосредственной близости друг от друга на пептидной цепи.[3]

Связь эластина / коллагена

Десмозин имеет восемь доноров водородных связей и водородная связь количество акцепторов - двенадцать.[7]

Функция

Эластин, белок внеклеточного матрикса, обеспечивает эластичность и является растворимым предшественником тропоэластина. Когда эластин сшивается, он производит десмозин и изодесмозин.[8] Когда упоминается десмозин, его обычно объединяют с изодесмозином, другой тетрафункциональной аминокислотой, специфичной для эластина.

Демозин можно найти не только в эластине, но и в моче, плазме, мокроте, и существуют разные способы определения и измерения этих количеств.[9] Это означает, что он используется в качестве биомаркера деградации эластина, который может быть обнаружением хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ). Десмозин является потенциальным биомаркером разрушения матрикса.

Масс-спектрометрия десмозина. DOI: 10.1007 / s13361-014-1075-9

Десмозин и изодесмозин пока не могут быть дифференцированы из-за отсутствия технологий. Дифференциация была бы полезна для лучшего понимания десмозина и его свойств. В настоящее время, масс-спектрометрии используется и способствует высвобождению характерных фрагментов, которые помогают дифференцироваться, особенно в более крупных пептидах.

Свойства материала

В молекулярный вес этой редкой аминокислоты, которая содержится в эластине, составляет 526,611 г / моль.[7] Пиридиниевое кольцо десмозина имеет три боковые аллизильные цепи и одну неизмененную боковую цепь лизила. Он был протестирован, чтобы показать, что пиридиниевое ядро ​​Десмозина остается нетронутым даже при очень высоких энергиях столкновения.

Текущее использование в медицине

Десмозин в настоящее время используется как биомаркер в области медицины. Его измеряют, чтобы отслеживать распад эластина. Поскольку это связано с деградацией эластина, его можно использовать для выявления ХОБЛ. Десмозин является одним из старейших биомаркеров и был разработан в 1960-х годах, но впервые его коррелировали с содержанием эластина в легких в 80-х годах через экскрецию с мочой. Биомаркеры оцениваются 6 способами:[9]

  1. Биомаркеры должны занимать центральное место в патофизиологическом процессе.
  2. Они должны быть «истинной» суррогатной конечной точкой.
  3. Биомаркеры должны быть стабильными и изменяться только в зависимости от прогрессирования заболевания.
  4. Тяжесть состояния должна зависеть от концентрации биомаркера.
  5. Прогресс следует прогнозировать
  6. Эффективное лечение должно показать изменения

Несмотря на то, что десмозин может пометить первые три, он не может пометить остальные. Вот почему проводятся исследования для дальнейшего подтверждения использования десмозина в качестве биомаркера некоторых заболеваний, таких как ХОБЛ.

Применение десмозина

Организация эластина в сухожилиях лошади. С возрастом снижается содержание эластина.
Организация эластина (красный) и ядер клеток (синий) как в молодых, так и в старых SDFT и CDET, двух сухожилиях лошади. С возрастом наблюдается отчетливое снижение содержания эластина в SDFT.[10]

Поскольку десмозин наиболее распространен в зрелых эластин, его можно постоянно определять и измерять в образцах мочи после распада эластина в организме человека.[11][10] Десмозин не существует где-либо еще в организме, и его нельзя получить из других источников, что делает его ключевым маркером распада эластина.[11] Действительно, десмозин был изучен как маркер распада эластина при нескольких хронических заболеваниях. легочный условия, в том числе хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), кистозный фибрози хронические табак использовать."[11] В одном исследовании гипероксический мыши, которые сформировали альвеолы в результате созревания легких также наблюдались резкие изменения коллаген и эластина в легких, а также изменение сшивание.[12] В другом исследовании умершие пациенты с острый респираторный дистресс-синдром (ARDS), как сообщалось, имели более высокие концентрации десмозина в моче, чем пациенты, пережившие ARDS, а более высокие концентрации десмозина показали, что «более серьезное повреждение внеклеточный матрикс произошел в наиболее тяжелом состоянии [острое повреждение легких] пациентов ".[11]

Однако в том же исследовании утверждалось, что десмозин «плохо коррелирует с маркерами тяжести заболевания», слабо коррелируя с возрастом.[11] Вместо этого предполагается, что «десмозин может быть более полезным для понимания патогенеза ОПЗ и менее полезным в качестве маркера тяжести заболевания».[11] Текущий стандарт для измерения прогрессирования заболеваний легких, например, измеряется через объем форсированного выдоха за одну секунду (ОФВ1) по сравнению с максимальной емкостью легких;[9] Другими словами, объем воздуха, который человек может выдохнуть из полных легких за одну секунду, по сравнению с их максимальной емкостью легких. Этот метод, пока простой и физиологически тщательный, имеет биологические ограничения,[9] и поэтому ведется поиск лучшего биологического маркера. Десмозин был изучен как один из таких биологических маркеров, в ходе исследований, проведенных в 1980-х годах, чтобы связать концентрацию десмозина в моче с распадом эластина в легких.[9] Хотя было собрано большое количество данных в отношении потенциала десмозина в качестве замещающего биологического маркера при определении прогрессирования заболевания, некоторые полагают, что все еще недостаточно доказательств того, что десмозин удовлетворяет и восполняет эту потребность.[9]

В ортопедия, одно исследование изучено лошадь сухожилия и как их повышенная жесткость и усталость с возрастом были вызваны фрагментацией эластина в сухожилиях.[10] Сухожилие поверхностного сгибателя пальцев (SDFT) и сухожилие общего разгибателя пальцев (CDET) были проанализированы на состав эластина, сравнивая более старые сухожилия с более молодыми.[10] Хотя и CDET, и SDFT являются позиционными сухожилиями, позволяющими мышцам перемещать скелет, SDFT также накапливает энергию и намного более эластичен, чем CDET, благодаря «специализации [межпучковая матрица] для повторного межпучкового скольжения и отдачи ".[10] Сообщалось, что концентрации десмозина были намного выше в новых сухожилиях, чем в сухожилиях, которые частично деградировали, что позволяет предположить, что с возрастом происходит не только фрагментация эластина сухожилий, но и меньший общий состав эластина в SDFT, хотя это не было верно для рассмотрен случай CDET.[10]

Также были проведены исследования для определения сшивающей структуры эластина, чтобы лучше понять взаимосвязь между эластином и соответствующими заболеваниями, такими как муковисцидоз, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) и аневризмы аорты.[4] Было проведено исследование, чтобы найти эту структуру путем синтеза циклический пептид содержит десмозин, чтобы частично имитировать эластин в надежде на бег масс-спектрометрии на пептиде, чтобы выявить перекрестно-сшивающую структуру.[4] В конечном итоге имитатор эластина был успешно синтезирован, и, хотя работы по уточнению поперечно-сшивающей структуры эластина еще не проводились, предварительная масс-спектрометрия продемонстрировала наличие ожидаемого ион образуется в результате используемых химических реакций.[4]

Рекомендации

  1. ^ Каталог продукции Millipore, очищенный десмозин «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2014-02-24. Получено 2014-02-19.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  2. ^ Ma, S; Турино, Г. М .; Лин, Ю. Ю. (2011). «Количественное определение десмозина и изодесмозина в моче, плазме и мокроте с помощью ЖХ-МС / МС в качестве биомаркеров деградации эластина». Журнал хроматографии B. 879 (21): 1893–8. Дои:10.1016 / j.jchromb.2011.05.011. PMID 21621489.
  3. ^ а б c d Мехам, Р. П. (1978). «Структурная модель пептидов, сшитых десмозином». Биохимический журнал. 173 (2): 617–625. Дои:10.1042 / bj1730617. ЧВК 1185816. PMID 697739.
  4. ^ а б c d Огава, Кейта; Хаяси, Такахиро; Lin, Yong Y .; Усуки, Тойонобу (6 июля 2017 г.). «Синтез циклического пептида, содержащего десмозин, для возможного выяснения структуры сшивания эластина». Тетраэдр. 73 (27–28): 3838–3847. Дои:10.1016 / j.tet.2017.05.045.
  5. ^ Галоп, PM; Блюменфельд, О.О .; Сейфтер, S (1972). «Структура и метаболизм белков соединительной ткани 801». Ежегодный обзор биохимии. 41: 617–72. Дои:10.1146 / annurev.bi.41.070172.003153. PMID 4343456.
  6. ^ Ватанабэ, Д. (2017). «Синтез десмозина-d4: Повышение чистоты изотопов путем обмена D-H аминогрупп». Буквы Тетраэдра. 58 (12): 1194–1197. Дои:10.1016 / j.tetlet.2017.02.018.
  7. ^ а б Национальный центр биотехнологической информации. База данных PubChem Compound; CID = 25435, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/25435 (по состоянию на 13 апреля 2018 г.)
  8. ^ Шредер, К. У., Хайнц, А., Майовски, П., и Шмельцер, К. (2015). Снятие отпечатков пальцев с десмозин-содержащими эластиновыми пептидами. Американское общество масс-спектрометрии, 26(5), 762-773. doi: 10.1007 / s13361-014-1075-9 Ссылка на статью: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2Fs13361-014-1075-9.pdf
  9. ^ а б c d е ж Луизетти, М .; Stolk, J .; Иадарола, П. (2012). «Десмозин, биомаркер ХОБЛ: старый и нерешенный» (PDF). Европейский респираторный журнал. 39 (4): 797–798. Дои:10.1183/09031936.00172911. PMID 22467719.
  10. ^ а б c d е ж Goinho, Marta S.C .; Thorpe, Chavaunne T .; Гринвальд, Стив Э .; Экран, Хейзел Р. (30 августа 2017 г.). «Эластин локализуется в межпучковой матрице хранящих энергию сухожилий и с возрастом становится все более дезорганизованным» (PDF). Научные отчеты. 7 (9713). Дои:10.1038 / s41598-017-09995-4.
  11. ^ а б c d е ж McClintock, Dana E .; Старчер, Барри; Эйснер, Марк Д .; Томпсон, Б. Тейлор; Hayden, Doug L .; Церковь, Gwynne D .; Маттей, Майкл А. (4 мая 2006 г.). «Более высокие уровни десмозина в моче связаны со смертностью у пациентов с острым повреждением легких». Американский журнал физиологии. Клеточная и молекулярная физиология легких. 291 (4): L566 – L571. Дои:10.1152 / ajplung.00457.2005. ЧВК 2765125. PMID 16698854.
  12. ^ Мижикова, Ивана; Руис-Камп, Жорди; Стинбок, Хайко; Мадурга, Алисия; Вадас, Иштван; Герольд, Сюзанна; Майер, Константин; Сигер, Вернер; Бринкманн, Юрген; Морти, Рори Э. (3 апреля 2015 г.). «Сшивка коллагена и эластина изменяется во время аберрантного позднего развития легких, связанного с гипероксией». Американский журнал физиологии. Клеточная и молекулярная физиология легких. 308 (11): L1145 – L1148. Дои:10.1152 / ajplung.00039.2015. PMID 25840994.