معلومة

15.8F: أكسيد النيتريك (NO) - علم الأحياء

15.8F: أكسيد النيتريك (NO) - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أكسيد النيتريك غاز. (إنه أحد أكاسيد النيتروجين ("NOx") في عوادم السيارات ويلعب دورًا رئيسيًا في تكوين التلوث نتيجة ضوء الشمس الساقط علي المواد الكيميائية وعوادم السيارات والمصانع.) لكن لا يوجد أيضًا العديد من الوظائف الفسيولوجية.

يتشاركون هذه الميزات:

  • لا يتم تصنيعه داخل الخلايا بواسطة إنزيم لا سينسيز (NOS).
  • يحتوي جينوم الإنسان (والفأر) على 3 جينات مختلفة لا تشفر أي تركيبات.
    • nNOS (أو NOS-1): توجد في الخلايا العصبية (ومن هنا جاءت كلمة "n").
    • نظام eNOS (أو NOS-3): توجد في الخلايا البطانية (ومن هنا جاءت "e") التي تبطن تجويف الأوعية الدموية.
    • نظام iNOS (أو NOS-2): توجد في الضامة. ("i" تعني "محرض"). في حين أن مستويات nNOS و eNOS ثابتة نسبيًا ، فإن التعبير عن جينات iNOS ينتظر حافزًا مناسبًا (على سبيل المثال ، غزو من قبل العامل الممرض).
  • جميع أنواع NOS تنتج NO من الأرجينين بمساعدة الأكسجين الجزيئي و NADPH.
  • لا ينتشر بحرية عبر أغشية الخلايا.
  • هناك العديد من الجزيئات الأخرى التي يمكن أن تتفاعل معها ، بحيث يتم استهلاكها بسرعة بالقرب من مكان تصنيعها.
  • وبالتالي ، لا يعمل NO بطريقة paracrine أو حتى autocrine - يؤثر فقط على الخلايا القريبة من نقطة التوليف.

تبحث هذه الصفحة في بعض وظائف NO.

تدفق الدم

لا يريح العضلات الملساء في جدران الشرايين. في كل انقباض ، تطلق الخلايا البطانية التي تبطن الأوعية الدموية نفخة من NO. ينتشر هذا في خلايا العضلات الملساء الأساسية مما يجعلها تسترخي وبالتالي يسمح بمرور تدفق الدم بسهولة. الفئران التي تم "التخلص من" جيناتها لـ NO synthase الموجودة في الخلايا البطانية (eNOS) تعاني من ارتفاع ضغط الدم.

النتروجليسرين ، الذي يوصف غالبًا لتخفيف آلام الذبحة الصدرية ، يقوم بذلك عن طريق إنتاج أكسيد النيتريك ، الذي يريح جدران الشرايين التاجية والشرايين. لا يمنع أيضًا تراكم الصفائح الدموية وبالتالي يمنع التجلط غير المناسب من التدخل في تدفق الدم.

وظيفة الكلى

يؤدي إطلاق أكسيد النيتروجين حول الكبيبات في الكلى إلى زيادة تدفق الدم من خلالها وبالتالي زيادة معدل الترشيح وتكوين البول.

انتصاب القضيب

يتم التوسط في انتصاب القضيب أثناء الإثارة الجنسية من خلال عدم إطلاقه من النهايات العصبية القريبة من الأوعية الدموية للقضيب. يؤدي استرخاء هذه الأوعية إلى تجمع الدم في الجيوب الأنفية مما يؤدي إلى الانتصاب. تعمل ثلاثة عقاقير طبية شائعة على تعزيز هذا التأثير من خلال الآلية الموضحة أدناه.

تشير الدلائل الحديثة إلى أن وظيفة NO في التكاثر لم تنته من إنتاج الانتصاب. في لحظة التلامس ، ينشط إطلاق NO بواسطة أكروسوم الحيوانات المنوية البويضة لإكمال الانقسام الاختزالي الثاني والخطوات الأخرى للإخصاب.

إجراءات أخرى على العضلات الملساء

انقباضات

تساعد الحركات الموجية للجهاز الهضمي على الاسترخاء من خلال تأثير أكسيد النيتروجين على العضلات الملساء في جدرانه.

ولادة

لا يمنع أيضًا انقباض جدار العضلات الأملس للرحم. مع اقتراب لحظة الولادة ، يتناقص إنتاج أكسيد النيتروجين. ساعد النتروجليسرين بعض النساء اللاتي تعرضن لخطر الولادة المبكرة على حمل طفلهن إلى فترة الحمل الكاملة.

لا والتهاب

يثبط NO الذي تنتجه eNOS (NOS-3) الالتهاب في الأوعية الدموية. يقوم بذلك عن طريق منع إفراز وسطاء الالتهاب من الخلايا البطانية. قد يمنع NO أيضًا إفراز الخلايا في أنواع أخرى من الخلايا مثل البلاعم والخلايا اللمفاوية التائية السامة للخلايا (CTL).

التأثيرات على الإفراز

لا يؤثر على إفراز العديد من الغدد الصماء.

على سبيل المثال ، فإنه يحفز

  • إفراز هرمون إفراز الغدد التناسلية (GnRH) من منطقة ما تحت المهاد
  • إطلاق أميلاز البنكرياس من جزء إفرازات البنكرياس
  • إطلاق الأدرينالين من لب الغدة الكظرية

لا والجهاز العصبي

لا والجهاز العصبي اللاإرادي

بعض الخلايا العصبية الحركية للفرع السمبتاوي للجهاز العصبي اللاإرادي تطلق NO كناقل عصبي لها. من المحتمل أن تتوسط هذه الأعصاب إجراءات NO على انتصاب القضيب والتمعج.

لا و ​​Medulla Oblongata

ينقل الهيموغلوبين NO في نفس الوقت الذي يحمل فيه الأكسجين. عندما يفرغ الأكسجين في الأنسجة ، فإنه يفرغ أيضًا NO. في حالة إزالة الأكسجة الشديدة ، تستجيب الخلايا الحساسة لأكسيد النيتروجين في النخاع المستطيل لهذا الإطلاق عن طريق زيادة معدل التنفس وعمقه.

لا والدماغ

في حيوانات المختبر (الفئران والجرذان) ، يتم إطلاق NO بواسطة الخلايا العصبية في منطقة CA1 من قرن آمون ويحفز مستقبلات NMDA هناك المسؤولة عن التقوية طويلة المدى (LTP) - نوع من الذاكرة (والتعلم). إن السهولة التي ينتشر بها NO بعيدًا عن المشبك حيث يتم إنشاؤه تمكنه من التأثير على المشابك القريبة. لذا فإن ما قد يكون قد بدأ كإجراء محلي يصبح مكبّرًا.

فئران المختبر المعالجة بمثبطات تخليق NOS تفشل في تطوير و / أو الاحتفاظ بالاستجابات المكتسبة مثل الاستجابة المشروطة. الفئران التي تم القضاء على جيناتها لـ nNOS هي الفئران السليمة ولكنها تظهر سلوكًا غير طبيعي ، على سبيل المثال ، تقتل الذكور الآخرين وتحاول التزاوج مع الإناث غير المستقبلة.

لا والتسميد

ينشط الجسيم الموجود على طرف رؤوس الحيوانات المنوية NO synthase عندما يدخل البويضة. يعد الإطلاق الناتج عن أكسيد النيتروجين في البويضة ضروريًا (على الأقل في قنافذ البحر) لبدء الخطوات التالية في العملية:

  • منع دخول الحيوانات المنوية الإضافية
  • توجيه النوى للاندماج.

قتل مسببات الأمراض

لا يساعد في قتل مسببات الأمراض المبتلعة (مثل البكتيريا) داخل الجسيمات الحالة في البلاعم.

الفئران التي تم القضاء على جيناتها لـ NO synthase الموجودة في الضامة (iNOS) هي أكثر عرضة للعدوى عن طريق البكتيريا داخل الخلايا مثل الليسترية المستوحدة. تفرز خلايا Th1 المسؤولة عن الاستجابة الالتهابية ضد الغزاة NO. البكتيريا غير المؤذية ، التي تعيش كتعويضات في مؤخرة الحلق ، تحول النترات في طعامنا إلى نيتريت. عندما تصل هذه إلى المعدة ، فإن عصير المعدة الحمضي (pH ~ 1.4) يولد NO منها. هذا لا يقتل تقريبا كل البكتيريا التي تم ابتلاعها في طعامنا.

منذ فجر التاريخ البشري المسجل ، تم استخدام النتريت للحفاظ على اللحوم من التلف البكتيري.

لا وطول العمر

الفئران التي تم القضاء على جيناتها الخاصة بـ eNos

  • تظهر عليها علامات الشيخوخة المبكرة
  • لها عمر أقصر
  • فشل في الاستفادة من تأثير إطالة الحياة للنظام الغذائي المقيَّد بالسعرات الحرارية (CR)

آليات عدم العمل

تبدأ وظائف إشارات NO بربطها بمستقبلات البروتين الموجودة في الخلية أو داخلها. يمكن أن تكون مواقع الربط إما: في كلتا الحالتين ، يؤدي الارتباط إلى تغيير خيفي في البروتين ، والذي بدوره يؤدي إلى تكوين "مرسال ثان" داخل الخلية. يبدو أن هدف البروتين الأكثر شيوعًا لـ NO هو غوانيليل سيكلاز، الإنزيم الذي يولد الرسول الثاني GMP دوري (cGMP).

ثلاثة عقاقير موصوفة من سيلدينافيل (فياجرا®) وفاردينافيل (ليفيترا®) وتادالافيل (سياليس®) تعزز تأثيرات أكسيد النيتروجين عن طريق تثبيط الإنزيم الذي يكسر عادة cGMP.

اليراعات لا تستخدم لتشغيل ومضاتهم

تلألؤ بيولوجي

تستخدم النباتات أيضًا NO

تم تورط NO في العديد من أنشطة المصنع. إنه سلاح ضد مسببات الأمراض الغازية. تؤدي إصابة النبات إلى تكوين NOS الذي ، مثل النسخ الحيوانية ، لا ينتج عنه الأرجينين. إطلاق NO من الخلية المصابة يؤدي إلى عدد من الاستجابات الدفاعية. قد يؤدي تدرج NO أيضًا إلى توجيه أنبوب حبوب اللقاح إلى وجهته في البويضة. يعزز دواء سيترات السيلدينافيل الشهير (Viagra®) الذي يُصرف بوصفة طبية من تأثير أكسيد النيتروجين على التلقيح (تمامًا كما يفعل على انتصاب القضيب). لا يمنع الإزهار. لا يعزز الشفاء من الخلود.


أرجينين

أرجينين، المعروف أيضًا باسم l -arginine (رمز أرج أو ر) ، [1] هو حمض أميني ألفا يستخدم في التخليق الحيوي للبروتينات. [2] يحتوي على مجموعة α-amino ، ومجموعة حمض α-carboxylic ، وسلسلة جانبية تتكون من سلسلة مستقيمة مكونة من 3 كربون أليفاتية تنتهي بمجموعة guanidino. في درجة الحموضة الفسيولوجية ، يتم نزع حمض الكربوكسيل (−COO -) ، وتتكون المجموعة الأمينية (−NH3 +) ، ومجموعة guanidino هي أيضًا بروتون لإعطاء شكل الغوانيدينيوم (-C- (NH2)2 +) ، مما يجعل الأرجينين من الأحماض الأمينية المشحونة والأليفاتية. [3] وهي مقدمة للتخليق الحيوي لأكسيد النيتريك. يتم ترميزه بواسطة الكودونات CGU و CGC و CGA و CGG و AGA و AGG.

  • D / L: 7200-25-1 سنة
  • د: 157-06-2 ص
  • L: 74-79-3 ص
  • حمض الهيدروكلوريك: 1119-34-2 ص
  • D / L: تشيبي: 29016 سنة
  • D / L: ChEMBL212301 ن
  • د: ChEMBL1485 ن
  • D / L: 227 سنة
  • د: 64224 ن
  • لام: 6082 شمال
  • D / L: DB00125 ن
  • D / L: C02385 N
  • D / L: FL26NTK3EP Y
  • د: R54Z304Z7C Y
  • لام: 94ZLA3W45F ص
  • حمض الهيدروكلوريك: F7LTH1E20Y Y
InChI = 1S / C6H14N4O2 / c7-4 (5 (11) 12) 2-1-3-10-6 (8) 9 / h4H، 1-3،7H2، (H، 11،12) (H4،8، 9 ، 10) مفتاح Y: ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N Y

يُصنف الأرجينين على أنه حمض أميني شبه أساسي أو أساسي مشروط ، اعتمادًا على مرحلة النمو والحالة الصحية للفرد. [4] الأطفال الخدج غير قادرين على تصنيع أو تكوين الأرجينين داخليًا ، مما يجعل الحمض الأميني ضروريًا من الناحية التغذوية بالنسبة لهم. [5] معظم الأشخاص الأصحاء لا يحتاجون إلى مكمل الأرجينين لأنه مكون من جميع الأطعمة التي تحتوي على البروتين [6] ويمكن تصنيعه في الجسم من الجلوتامين عبر السيترولين. [7]


أساليب

التعرض للحيوانات والأكسجين.

تم إيواء صغار جرذ ويستار البالغة من العمر سبعة أيام مع سيداتها. تم فحص 138 جروًا من الفئران المشتقة من 11 لترًا ، وتباين عدد الحيوانات في كل تجربة اعتمادًا على حجم القمامة الفردية (8 إلى 24). تم تحقيق التعرض للأكسجين عن طريق وضع الحيوانات في غرفة أكسجين مع أدنى حد من FiO2 0.8 لمدة 24 ساعة (≥ 80٪ أكسجين ، & لتر 1٪ ثاني أكسيد الكربون ، نيتروجين باقي). تم الاحتفاظ بالحيوانات الضابطة في هواء الغرفة. لم تكن هناك أعراض مرتبطة بفرط الأكسجة في صغار الفئران ، وكان معدل الوفيات أقل من 5٪ في كلا المجموعتين. بعد التعرض للأكسجين تم تخدير الجراء ثم قتلهم بعد ذلك. تم تروية الأدمغة عبر القلب باستخدام PBS الهيبارين متبوعًا بامتصاص العرق (4 ٪) كما هو موضح سابقًا (25). باختصار ، بعد بضع الصدر والشق الأذيني الأيمن ، تم إدخال إبرة التروية في الشريان الأورطي الصاعد. بعد إجراء PBS ونضح بارافورمالدهيد (20 مل لكل منهما) نضح مستمر مع بارافورمالدهيد بارد (4٪) لمدة 10 دقائق على الأقل. تم تخزين الأدمغة في بارافورمالدهيد لما مجموعه 3-7 أيام ، ثم انتقلت بعد ذلك إلى برنامج تلفزيوني محمض ودمجها في البارافين.

تم تخزين أنسجة المخ الطازجة لـ RT-PCR عند 70 درجة مئوية تحت الصفر بعد قطع الرأس.

تم إجراء جميع التجارب وفقًا لقانون رعاية الحيوان الألماني وتمت الموافقة عليها من قبل هيئة حماية الحيوان المحلية.

RT-PCR.

تمت إزالة أدمغة كاملة بسرعة بعد قطع الرأس ، وتقطيعها إلى ستة مناطق محددة تشريحيًا (المخطط ، الحصين ، القشرة الأمامية ، المخيخ ، المهاد ، القشرة الطحالية الخلفية) ، وتم تجميدها عند درجة حرارة 70 درجة مئوية تحت الصفر حتى التحليل. تم عزل الحمض النووي الريبي باستخدام RNeasy® (Qiagen ، بوثيل ، واشنطن ، الولايات المتحدة الأمريكية) ، كان التركيز 0.1 ميكروغرام / ميكرولتر موجهًا في جميع العينات. باختصار ، تم تجانس ما يقرب من 80 مجم من أنسجة دماغ الفئران لمدة 30 ثانية وإضافتها إلى محلول RLT سعة 1 مل و 10 ميكرولتر من مركابتوإيثانول. تم طرد Lysates عند 5000 دورة في الدقيقة عند 4 درجات مئوية لمدة 3 دقائق ، لتحليل 500 ميكرولتر من المادة الطافية تم تخفيفها بكمية متساوية من الإيثانول 70٪. تم وضع 500 ميكرولتر من خليط محلول الإيثانول أعلى عمود الدوران (RNeasy® mini) وتم طرده بعد ذلك عند 10000 دورة في الدقيقة عند 4 درجات مئوية لمدة 15 ثانية. تم التخلص من الترشيح ، ثم تكرر الإجراء بأكمله مع باقي خليط محلول الإيثانول. مرة أخرى تم التخلص من الترشيح. تمت إضافة المخزن المؤقت RW1 (700 ميكرولتر) إلى العمود ، والذي تم تدويره عند 10000 دورة في الدقيقة لمدة 15 ثانية. تم توصيل حاوية جديدة سعة 2 مل بعمود الدوران المصغر RNeasy® ، مملوءًا ب ​​500 ميكرولتر من المخزن المؤقت RPE ، ثم طرد مركزيًا عند 10000 دورة في الدقيقة لمدة 15 ثانية. بعد التخلص من الترشيح ، تم تكرار الإجراء بأكمله بكميات متساوية من عازلة RPE ، في هذه الخطوة تم إجراء الدوران لأسفل لمدة 4 دقائق عند 13000 دورة في الدقيقة. لاستخلاص الحمض النووي الريبي من العمود ، تم استخدام حاوية أخرى سعة 1.5 مل. تم ضخ خمسين ميكرولترًا من الماء الخالي من RNAse على الغشاء وبعد ذلك طرد مركزيًا عند 13000 دورة في الدقيقة لمدة 5 دقائق. تم تكرار هذا الإجراء مرة واحدة. كان الحجم الناتج من الحمض النووي الريبي المستخرج حوالي 100 ميكرولتر. تم قياس تركيز الحمض النووي الريبي ضوئيًا (E260 / E280) ، إذا لزم الأمر ، تم تعديل التركيز لتحقيق 0.1 ميكروغرام / ميكرولتر.

تم إجراء النسخ العكسي لـ 1 ميكروغرام من الحمض النووي الريبي إلى (كدنا) باستخدام السداسيات العشوائية ونسخة عكسية AMV و 1 × PCR العازلة (20 ملي مولار تريس · حمض الهيدروكلوريك ، الرقم الهيدروجيني 8.3 ، 50 ملي مول كلوريد ، 2 ملي MgCl ، و 100 ميكروغرام / مل BSA). تم تضخيم (كدنا) بواسطة PCR بحجم إجمالي قدره 30 ميكرولتر باستخدام 5 U / ميكرولتر من بوليميريز DNA Taq (GIBCO ، Eggenstein ، ألمانيا). علاوة على ذلك ، تمت إضافة 4 ميكرولتر 1 ملم dNTP ، 0.75 ميكرولتر MgCl (20 ملم) ، 5 ميكرولتر 10xPCR-Puffer ، 15.6 ميكرولتر أكوا و 1 ميكرولتر من كل تمهيدي.

تم تحقيق التضخيم في معالج حراري يعمل بمعالج دقيق (Multicycler PTC-200 MJ Research ، Biozym ، Hessisch Oldendorf ، ألمانيا).

تحتوي بادئات جين التدبير المنزلي (β-actin) على التسلسلات التالية (منتج PCR: 897 نقطة أساس): 5′-CCC TAA ggC CAA CCg TgA AAA gAT g-3 ′ (بمعنى 1663–1687nt) و gAA CCg CTC ATT gCC gAT AgT gAT g-3 (مضاد تحسس 2535-2559nt). تم إنهاء تضخيم الأكتين بعد 30 دورة (30 درجة مئوية عند 94 درجة مئوية ، 60 درجة مئوية عند 60 درجة مئوية و 60 درجة مئوية عند 72 درجة مئوية). كانت متواليات بادئات iNOS (منتج PCR: 388 نقطة أساس MWG-Biotech ، Ebersberg ، ألمانيا): 5′-AgC ATC ACC CCT gTg TTC CAC CC-3 ′ (بمعنى 1592-1613nt) و 5′-Tgg ggC AgT CTC CAT TgC CA-3 (مضاد تحسس 1979-1960nt). مرة أخرى تم تشغيل 30 دورة لـ iNOS-PCR (30 ″ عند 94 درجة مئوية ، 60 عند 60 درجة مئوية و 60 عند 72 درجة مئوية). تم فصل منتجات PCR بواسطة الرحلان الكهربائي للهلام (agarose 2٪) ، وتم صبغها ببروميد الإيثيديوم وتعريضها لاحقًا لضوء الأشعة فوق البنفسجية.

لطخة iNOS الغربية.

من أجل تحليل النشاف الغربي لأنسجة المخ ، قُتلت الحيوانات ، وتمت إزالة الأدمغة ، وتشريحها بشكل دقيق ، وتجميدها على الفور في النيتروجين السائل.

تم بعد ذلك تجانس الأنسجة عند 4 درجات مئوية في مخزن مؤقت Tris-HCL (50 ملي مولار ، درجة الحموضة 7.6) تحتوي على: 150 ملي مولار من كلوريد الصوديوم ، 5 ملي مولار إيثيلين ديامين رباعي الخليك (EDTA) ، 1 ملي مولار فينيل ميثان سلفونيل فلوريد (PMSF) ، 1٪ تريتون X -100 ، 0.5 ميكروغرام / مل من لوبيبتين و 1 ميكروغرام / مل بيبستاتين. تم الطرد المركزي بالمجانسة عند 15000 ز لمدة 20 دقيقة وطاف يستخدم كجزء عصاري خلوي.

تم فصل البروتينات الخلوية الكلية (25 ميكروغرام / حارة جزء عصاري خلوي) على هلام SDS-polyacrylamide بنسبة 10 ٪ ونقلها كهربائيًا على أغشية النيتروسليلوز (Hybond ECL ، Amersham International ، Bucks ، المملكة المتحدة). تم تأكيد تحميل ونقل البروتينات بشكل متساوٍ عن طريق تلطيخ الأغشية مؤقتًا بمحلول Ponceau S. تم منع الارتباط غير النوعي للبروتينات عن طريق معالجة الأغشية بحليب جاف خالي الدسم بنسبة 5٪ في محلول ملحي مخزَّن في تريس / 0.1٪ توين 20 لمدة ساعتين عند درجة حرارة الغرفة. تم تحضين الأغشية طوال الليل عند 4 درجات مئوية بجسم مضاد لـ iNOS (1: 10000 معامل نقل). بعد الحضانة بجسم مضاد ثانوي مترافق مع بيروكسيداز الفجل (مضاد للفأر ، تخفيف 1: 2000) ، تم الكشف عن البروتينات المناعية بواسطة نظام التلألؤ الكيميائي المحسن (ECL ، Amersham International) وتم إجراء تعريضات متسلسلة لفيلم تصوير إشعاعي (Hyperfilm ECL ، Amersham International) . تم إجراء تحليل قياس الكثافة للبقع باستخدام برنامج تحليل الصور TINA 2.09 جم.

كيمياء الخلايا المناعية.

تم قطع المقاطع الإكليلية التسلسلية المضمنة بالبارافين بسمك 10 ميكرون (Leica microtome VT 1000S ، Leica ، Nussloch ، ألمانيا) وتم تركيبها على شرائح مطلية بالسيلان. تم شراء الجسم المضاد لـ iNOS من Santa Cruz (Cat.- No. Sc-7271 ، سانتا كروز ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية) ، تم الحصول على الجسم المضاد المضاد للنيتروتيروزين من Upstate Biotechnology (Cat.- No. 06-284 ، Upstate ، ليك بلاسيد ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية). تم استخدام الأجسام المضادة بتركيزات 1: 100 (iNOS) و 1: 200 (nitrotyrosine) ، على التوالي. باختصار ، تم إزالة مادة الكافيين في البداية عن طريق الغسيل بالزيلين وتقليل تركيزات الإيثانول ، ثم غليها في محلول السترات لكشف مواقع مولد الضد. بعد التبريد بماء الصنبور ، تم غسل الشرائح في برنامج تلفزيوني. تم حظر نشاط بيروكسيداز داخلي المنشأ عن طريق تعريض الشرائح إلى 0.6٪ بيروكسيد الهيدروجين في برنامج تلفزيوني لمدة 30 دقيقة. بعد الغسيل في برنامج تلفزيوني غير محدد ، تم تجنب الارتباط غير المحدد عن طريق الحضانة بمحلول منع بنسبة 5 ٪ (مصل ماعز طبيعي بنسبة 5 ٪ في برنامج تلفزيوني) لمدة 20 دقيقة. تم تحضين المقاطع طوال الليل باستخدام الجسم المضاد الأولي الخاص بها. بعد إزالة الجسم المضاد والشطف المتكرر باستخدام PBS ، تم تحضين الشرائح بجسم مضاد IgG من الماعز المضاد للأرانب (1: 200 ، Vector Laboratories ، Burlingame ، CA ، USA). تم إجراء التعرف الكيميائي الخلوي المناعي للخلايا الإيجابية عن طريق استخدام مركب بيروكسيديز أفيدين بيوتينيلاتيد (ABC-kit Vectastain ، Vector Laboratories ، Burlingame ، CA ، USA) و DAB الركيزة (Vector Laboratories ، Burlingame ، CA ، USA). بعد الغسيل المكثف في PBS و Tris تمت مواجهة الشرائح العازلة بميثيل أخضر 10 ٪ أو الهيماتوكسيلين ، على التوالي. تم غسل المقاطع بالبيوتانول ومعالجتها بالزيلين ثم تركيبها لاحقًا. تم فحص جميع العينات بالمجهر الضوئي (CH2 ، أوليمبوس ، شينجوكو-كو ، طوكيو ، اليابان) ، تم التقاط الصور باستخدام كاميرا رقمية (C-3030 ، أوليمبوس ، شينجوكو-كو ، طوكيو ، اليابان).

المجهر الضوئي.

تم إجراء الفحص المجهري للضوء باستخدام مجهر تقليدي (CH2 أو BX60 ، أوليمبوس ، شينجوكو كو ، طوكيو ، اليابان). مناطق الدماغ التي تم فحصها كانت:

في مناطق الدماغ الأمامية القشرة الحركية الأولية (MOP) والقشرة الحركية الثانوية (MOS) ونواة الحاجز الإنسي (MSN) [الشكل. متبقيه 1]

شرائح دماغ الفئران الأمامية والخلفية للمناطق التي تم فحصها (MOP: القشرة الحركية الأولية MOS: القشرة الحركية الثانوية RSC: القشرة خلف الطحال HIP: قرن آمون مع مناطق CA1 و CA3 THA: المهاد MSN: نواة الحاجز الإنسي).

في مناطق الدماغ الخلفية خلف الطحال القشرة (RSC) ، الحصين (HIP) بما في ذلك المناطق CA1 و CA3 ، والمهاد (THA) [الشكل. 1 ، حق].

تحليل احصائي.

يتم عرض البيانات كوسيلة و SEM. تم إجراء التقييم الإحصائي باستخدام اختبار Wilcoxon ، وافترضت فروق ذات دلالة إحصائية بين الحيوانات الضابطة و hyperoxia في ص & لتر 0.05.


15.8F: أكسيد النيتريك (NO) - علم الأحياء

غالبية المضادات الحيوية المستخدمة في الطب والممارسة البيطرية والزراعة تنشأ من بكتيريا Streptomyces. أظهر التحليل الجينومي أن أي سلالة واحدة لديها القدرة على صنع عشرات من هذه الأيضات الثانوية ، وكشف التحليل الميتاجينومي عن أعداد هائلة من مجموعات الجينات التخليقية الحيوية ذات الصلة 1 ، 2. لذلك يتم دراسة هذه الكائنات بشكل مكثف أكثر من أي وقت مضى على أمل أنها ستساهم بشكل كبير في توفير عوامل علاجية جديدة لمكافحة الظهور العالمي لمقاومة المضادات الحيوية بين البكتيريا المسببة للأمراض ، فضلاً عن تزويد العوامل النشطة بيولوجيًا الأخرى بالتطبيقات الطبية. ومع ذلك ، هذا ليس سوى جانب واحد من اهتمام وأهمية الفطريات العقدية. من الناحية البيئية ، تلعب الفطريات العقدية دورًا رئيسيًا في إعادة التدوير الطبيعي لجدران الخلايا الوفيرة عالميًا من الفطريات والنباتات. وقد طور بعضها شراكات حميمة مع الحشرات أو النباتات ، واكتسب القليل منها سمات مسببة للأمراض.يعد التفاعل بين هذه الارتباطات مع علم وظائف الأعضاء الجزيئي Streptomyces موضوعًا قويًا في هذه المراجعة وقد تم دعمه من خلال استمرار التحليل المتعمق للكائن الحي النموذجي Streptomyces coelicolor A3 (2) ، والذي تمت دراسته وراثيًا لمدة 60 عامًا تقريبًا 3.

بشكل غير عادي بالنسبة للبكتيريا ، تنمو الفطريات العقدية كخيوط متفرعة لتشكيل حصير من الفطريات الشبيهة بالفطريات ، والتي تنبثق منها فروع هوائية تحمل سلاسل من الأبواغ (الشكل 1). تم إحراز تقدم كبير في الآونة الأخيرة في تحليل هذا النمو والتطور المعقد في كل من S. coelicolor والأنواع النموذجية الناشئة Streptomyces venezuelae ، والتي تتكاثر بسهولة ، حتى في الثقافة السائلة.

الشكل 1. مستعمرات Streptomyces coelicolor A3 (2).

يتكون السطح الضبابي لهذه المستعمرات الشبيهة بالعفن من خيوط جوية تحمل سلاسل من الأبواغ (الصورة ، K.F. Chater).

يقدم هذان النوعان من الكائنات الحية النموذجية رؤى جديدة حول كيفية دمج إنتاج المضادات الحيوية في علم وظائف الأعضاء بشكل عام ، مع الاستفادة من حقيقة أنه من بين أكثر من 20 مستقلب ثانوي من S. coelicolor ، هناك نوعان من المضادات الحيوية المصطبغة (polyketide actinorhodin [ACT] و prodiginines ثلاثي البيرول الأحمر [RED]) ، بينما يصنع S. venezuelae الكلورامفينيكول و polyketide jadomycin. أشارت هذه الدراسات إلى دور غير متوقع للمضادات الحيوية نفسها باعتبارها روابط تنظيمية تتوسط في التنظيم الذاتي ، والتنظيم المتبادل ، والتفاعلات بين الأنواع.

تم تجميع هذه اللقطة الموضعية واسعة النطاق للجنس من مجموعة مختارة من حوالي 2500 ورقة بحثية حول Streptomyces نُشرت في 2014 & # x20132016. حيثما أمكن ، أشرت إلى مقالات المراجعة التي توفر سياقًا للتطورات الأخيرة. عند التركيز على فسيولوجيا الكائن الحي وتطوره ، استبعدت بعض مجالات البحث الرئيسية في Streptomyces ، ولا سيما التصنيف والنظاميات وكيمياء المنتجات الطبيعية.

البيئة والتطور أكثر من مجرد كائنات التربة & # x2026

يُعتقد أن الستربتوميسيتات ، المتوافرة بكثرة في التربة ، نشأت منذ حوالي 400 مليون سنة ، عندما كانت الأرض مستعمرة بالنباتات الخضراء. يشير دورها الرئيسي في إذابة جدار الخلية أو المكونات السطحية للنباتات والفطريات والحشرات 4 إلى أنها لعبت دورًا في سماد نباتات الأرض المبكرة وبالتالي في تكوين التربة البدائية. تنعكس هذه البيئة المحفوظة على مدى الزمن التطوري على مستوى الجينوم: على سبيل المثال ، Streptomyces reticuli ، التي تنشط بشكل خاص في تحلل السليلوز ، لديها ما يقدر بـ 456 جينًا للبروتينات المشاركة في ربط ، تدهور ، واستخدام السليلوز وغيرها من المعقدات البسيطة. الكربوهيدرات 5. يحتوي S. coelicolor أيضًا على ثمانية جينات للبروتينات الشبيهة بالسليولاز ، أحدها على الأقل عبارة عن سلولاز حقيقي ، على الرغم من أن S. coelicolor لا يمكن أن تنمو مع السليلوز كمصدر وحيد للكربون 6. ينتشر هذا الموقف على نطاق واسع بين الفطريات العقدية ، مما يثير التكهنات بأن معظم العزلات قد تطورت لتعيش في مجتمعات مختلطة ومتعاونة ، حيث لا يوجد سوى عدد قليل من الأنواع المؤهلة لإطلاق منتجات قابلة للامتصاص من السليلوز الأصلي 7. بالإضافة إلى ذلك ، كان للفطريات العقدية ارتباط تطوري طويل بالفطريات ، حيث تعد جدران الخلايا الفطرية مصدرًا رئيسيًا للتغذية ، وبالتالي فإن S. coelicolor (على الأقل) يحتوي على 13 كيتيناز ينظمها المنظم العالمي المهم DasR ، والذي ينسق العديد من جوانب بيولوجيا Streptomyces استجابةً للرابطات المشتقة من الكيتين N-acetylglucosamine أو N-acetylglucosamine-phosphate 4 و 8 & # x2013 10 ، بالإضافة إلى اثنين من الكيتوزاناز ونظام امتصاص قليل الجلوكوزامين مخصص يتم تنظيمه بشكل مستقل عن DasR 11.

لتعزيز ارتباطها الوثيق بالنباتات (تمت مراجعته في 12) ، يتم تمثيل الفطريات العقدية بكثرة في التحليل الميتاجينومي لجذور الغلاف 13 ، وهي من بين النباتات الداخلية الأكثر شيوعًا: البحث في PubMed عن & # x201cStreptomyces endophyte & # x201d أسفر عن 74 ورقة منشورة في آخر 15 سنة ، مع 38 سنة 2013 & # x20132016. ركزت العديد من الدراسات على النباتات الداخلية من النباتات الطبية التقليدية ، غالبًا على أمل أن تكون الخلايا الداخلية مسؤولة عن الخصائص الطبية (على سبيل المثال 14 & # x2013 19). في الواقع ، تنتج Streptomyces endophytes مضادات مختلفة لعوامل أمراض النبات والآفات مثل البكتيريا والفطريات والحشرات ، بما يتوافق مع الفوائد التكيفية القديمة المحتملة التي يمكن تحويلها إلى الاستخدامات الزراعية والطبية في العالم الحديث. قد تحفز الفطريات العقدية أيضًا نمو النبات 21 ، 22 ، أحيانًا عن طريق إنتاج الهرمونات النباتية (على سبيل المثال 23 ، 24). توجد الفطريات العقدية الداخلية أيضًا في نباتات ديكوت متنوعة غير طبية 25 ، 26 وفي أحاديات بما في ذلك الأرز 22 ، مما يشير (ولكن لا يثبت) إلى أن مثل هذه التفاعلات قد تعود إلى مئات الملايين من السنين. قد يعكس الدليل الميتاجينومي على التنوع الغزير بشكل خاص للفطريات العقدية للتربة عند خطوط العرض المنخفضة 27 ، 28 تنوعًا أكبر للنباتات والحشرات في المناطق المدارية (جنبًا إلى جنب مع درجة معينة من الخصوصية في التفاعلات بين العقدية والنباتات أو الحشرات).

العقدية هي شركاء في التفاعلات المتبادلة الأخرى التي تشمل النباتات. تلقيح جذر عقل البلوط المتجذر باستخدام Streptomyces sp. لم يحفز AcH 505 نمو الفطريات الفطرية فحسب ، بل أثار أيضًا آليات دفاع النبات ، مما أدى إلى زيادة المقاومة لعدوى البياض الدقيقي 29. كما يحمل النمل الفطريات العقدية التي تزرع خميرة الطعام الأسود داخل التجاويف (& # x201cdomatia & # x201d) في النباتات المضيفة. في هذا التبادل ، تفرز النباتات إفرازات سكرية للنمل والخمائر ، بينما يصد النمل الحيوانات المفترسة وينظف مضيفها بشكل عام. تنتج الفطريات العقدية مثبطات للفطريات الأخرى غير المرغوب فيها التي قد تغزو دوماتيا 30. في دراسة استقصائية واسعة النطاق ، تراجعت الفطريات العقدية المتضمنة في هذه التفاعلات النباتية إلى أربعة أصناف مختلفة فقط ، بينما لم يتم تمثيل العديد من الأصناف الأخرى ، مما يعني ضمناً تكيفات محددة 30. تم الإبلاغ عن حالات أخرى من الفطريات العقدية التي تنقلها الحشرات والتي تمنع الغزو الفطري غير المرغوب فيه على نطاق واسع في العشرين عامًا الماضية ، كما هو الحال في حالات النمل القاطع للأوراق ودبابير الذئب 12: في الحالة الأخيرة ، درجة معينة من التطور المشترك للمضيفين و تحدث الميكروبات منذ 68 مليون سنة 12 ، 31. يتم أيضًا عزل Streptomycetes المعزولة من ارتباطات مع مفصليات الأرجل المتنوعة التي تتغذى على الكتلة الحيوية النباتية أيضًا بدرجة عالية من الإثراء بالنسبة إلى نوعين لهما القدرة على تحلل السليلوز تمامًا ، مقارنة بعزلات التربة العشوائية ، مما يشير إلى أن هذه القدرة ذات قيمة في التعايش 7.

لطالما اقترح إنتاج المضادات الحيوية عن طريق الفطريات العقدية أنها قد تكون منافسة هائلة في البيئات الطبيعية ، ولكن كان من المفاجئ أنه عند نموها على انتشار أجار مع بكتيريا أخرى ، تسبب نمو الأطراف الخيطية لمعظم السلالات في تحلل موضعي لما يمكن أن يكون معقولاً. 32- فرائسها. قد يضيف مثل هذا النشاط المفترس منظورًا جديدًا لفوائد الفطريات العقدية للنباتات والشركاء المتبادلين للحشرات.

في توضيح آخر للتنوع البيئي للعقديات الفطرية ، فإن السلالات المتكيفة مع الظروف البحرية بارزة في الكائنات الحية الدقيقة للإسفنج البحري 33.

الفطريات العقدية كممرضات: تطور وتنظيم جرب البطاطس

ليست كل تفاعلات الفطريات العقدية مع حقيقيات النوى المعقدة مفيدة. ينتج مرض جرب البطاطس ومحاصيل الدرنات / الجذور الأخرى عن العديد من الفطريات العقدية المختلفة (كما هو الحال في العديد من حالات التسبب الجرثومي) ينطوي على جزيرة مسببة للأمراض مكتسبة جانبياً والتي من المفترض أن تطورت مع ظهور مضيفات الجرب ، وهي نباتات مزهرة تطورت لفترة طويلة بعد أن استعمرت النباتات الأبسط الأرض. في Streptomyces turgidiscabies ، يمكن لجزيرة الحمض النووي بأكملها استئصال جينوم المضيف ونقلها إلى مضيف جديد ، حيث يمكن أن تتكامل مرة أخرى عبر إعادة التركيب الخاصة بالموقع في التسلسل المتناوب 5 & # x2032-TTCATGAA-3 & # x2032 34. يمكن أن يؤدي وجود نسخ داخلية من هذا التسلسل إلى استئصال معياري للجزيرة. يرتبط تثبيت الجينات المسببة للأمراض في بعض عوامل جرب البطاطس الأخرى (Streptomyces scabies و Streptomyces acidiscabies) بتدهور الجين recombinase و / أو مواقعه المستهدفة 34 أو بفقدان وحدة ترميز جميع الوظائف اللازمة للتعبئة 35.

بشكل ملحوظ ، يتم تحديد التعبير عن بعض الجينات المسببة للأمراض ، بما في ذلك تلك الخاصة بالسموم النباتية thaxtomin ، جزئيًا بواسطة مستشعر السليوبيوز CebR ، المنظم العالمي لجينات Streptomyces cellulolytic ، الذي يدمج النشاط الخلوي المرتبط بالإمراض مع الاستجابات الكلية القديمة للسليلوز- المستقلبات ذات الصلة 36. تم التأكيد على ارتباط الإمراضية بالسليلوز من خلال حقيقة أن thaxtomin هو مثبط لمركب السليلوز النباتي. مجموعات التخليق الحيوي لـ thaxtomin و Phytotoxin الثاني ، Coronafacoyl phytotoxin ، يخضعان لمزيد من التحكم من الجينات التنظيمية الخاصة بالمسار والتي يبدو أنها تستجيب لمستقلبات النبات 37 ومن الجينات التنظيمية العالمية (الجينات القديمة التي تنظم تمايز المستعمرات وإنتاج المضادات الحيوية ، انظر أدناه) 38. في امتداد لهذا السيناريو التنظيمي ، يتم تعزيز تحريض مساحة كبيرة من الإنزيمات المحللة للسكر في S.

على الرغم من أن أبحاث الجرب قد ركزت على الجزر المسببة للأمراض ، إلا أن علم الجينوم المقارن قد كشف عن 64 جينًا آخر مشترك في أربعة عوامل جرب مميزة ولكنها غائبة عن مسببات الأمراض ، بالإضافة إلى نسبة عالية بشكل استثنائي من الإنزيمات مثل البكتينازات والكتينازات التي من شأنها أن تساعد أو الاستفادة من الإمراضية 35 ، 40.

تطور الجينوم والجينوم الشامل ودور إعادة التركيب وأساسه الجزيئي

تم تسريع علم الجينوم المقارن بشكل كبير من خلال ظهور التسلسل الرخيص والسريع (لكن لاحظ أن جودة تسلسل الجينوم Streptomyces المودعة متغيرة 41). تم تنقيح الاستنتاجات المبكرة حول الجينات الأساسية والملحقة للفطريات العقدية 42: جينومات 17 سلالة متنوعة (تتراوح من 6.7 إلى 12.3 ميجا بايت) تحتوي على ما بين 5382 إلى 10022 CDS ، منها 2.018 موجودة عالميًا (الجينوم الأساسي ، الذي يشغل معظم من المنطقة المركزية للكروموسومات الخطية Streptomyces) ، مع وجود معظم الجينات المتبقية في جينوم واحد فقط أو في عدد قليل من الجينومات. بلغ إجمالي جينوم هذا الملحق 32574 جينًا ، لذا فإن جينوم Streptomyces الشامل يشتمل على ما لا يقل عن 34592 جينًا. تتجمع الجينات الملحقة في الغالب عند نهايات الكروموسوم ، والتي من المعروف أنها غير مستقرة وقابلة للاستبدال عن طريق إعادة التركيب مع البلازميدات الخطية الواردة أو الأجزاء المنقولة بشكل مشترك من الكروموسومات من الفطريات العقدية الأخرى ، لكن التحليلات الأخيرة كشفت عن مستوى عالٍ غير متوقع من إعادة التركيب التاريخي داخل الجينات الأساسية التمثيلية أيضًا ، مما أدى إلى تناقض في النشوء والتطور بين هذه الجينات 40 ، 43 ، 44. مستويات إعادة التركيب المكتشفة عالية بما يكفي لإثارة السؤال عما إذا كان الإشعاع التطوري للجنس قد حدث خلال فترة زمنية أقصر بكثير مما تم قبوله على نطاق واسع 44. خلال الاختلاف عن الأسلاف المشتركين ، استمر هذا التبادل الجيني بمعدل انخفض مع زيادة الاختلاف ، مما أدى إلى تكوين أصل شبكي من الفطريات العقدية الموجودة ، والتي يتم تحديدها إلى حد كبير من خلال عدد صغير نسبيًا من أحداث إعادة التركيب السلفية. يستمر إعادة التركيب المرتبط بالتباعد الناشئ في الوقت الحاضر تقريبًا ، نظرًا لأن أحداث إعادة التركيب التي تم اكتشافها بواسطة تحليل الجينوم لعزلات مستقلة من نفس النوع تكون أكثر تواترًا بنحو 100 ضعف من تلك بين الأنواع 43. يُعتقد أن تثبيت أحداث إعادة التركيب الخاصة يعكس فترات التوسع الديموغرافي السريع 27 ، 28.

قد يكون التكرار المرتفع للتبادل الجيني الذي تنطوي عليه هذه الدراسات لأن نقل الحمض النووي الزوجي في الفطريات العقدية أكثر كفاءة بكثير مما هو عليه في معظم البكتيريا الأخرى ، على الأقل في المختبر: بدلاً من جهاز الإفراز المعقد من النوع الرابع الذي ينقل الحمض النووي أحادي الجديلة ، تستخدم الفطريات العقدية نواتج جينات traB المشفرة بواسطة بلازميدات مستقلة أو متكاملة كروموسومات لنقل DNA مزدوج الشريطة 45. تنتمي بروتينات TraB إلى عائلة FtsK / SpoIIIE اللازمة في العديد من البكتيريا لإكمال الفصل بين الكروموسومات في الخلايا الوليدة المشكلة حديثًا ، ولكن بينما تتجمع بروتينات FtsK / SpoIIIE في الحاجز الناشئ ، تتجمع بروتينات TraB عند أطراف الهيفال المتنامية. يتضمن النقل ، الذي يعتمد على ATP ، تفاعل TraB مع تسلسل التعرف القصير (الإجماع 5 & # x2032-GACCCGGA-3 & # x2032 في pSVH1 البلازميد): يتم أيضًا تباعد 25 مجموعة من أربعة متواليات على طول كروموسوم S. لتعبئة الكروموسوم 45. يتبع النقل الأولي للبلازميد الانتشار الملحوظ للبلازميد ، في بعض الأحيان في جميع أنحاء معظم الفطريات المتلقية ، في عملية تتجمع فيها بروتينات Spd المتخصصة مع TraB في الحاجز الخضري الذي يحدث تقريبًا مرة كل 10 & # x201320 & # x03bcm 45، 46 ( الشكل 2 ). تم توضيح أهمية TraB لانتشار البلازميد (من المفترض أنه يوفر وظيفة المحرك التي تحركها ATPase والتي تفتقر إلى بروتينات Spd) بشكل جيد من خلال إظهار أن وجود TraB في المستلم يسمح بالانتشار الفعال بعد النقل العرضي للبلازميد المحذوف من traB 46.

الشكل 2. الاكتشافات الحديثة حول الإنبات ونمو الخيوط.

تشارك ثلاثة جزيئات إشارات نيوكليوتيد مختلفة في تحفيز إنتاج هيدرولاز ببتيدوغليكان (Rpf ، لعوامل تعزيز الإنعاش) ، مما يؤدي إلى إعادة تشكيل جدار البوغ وظهور أنبوب جرثومي 49. يتم تنسيق استطالة الهيب المستمر بواسطة Polarisome 50 القائم على DivIVA و (بالإضافة إلى نمو جدار الخلية) يتضمن الإنتاج خارج الخلية للجليكان الشبيه بالسليلوز المحفز بواسطة ClsA المرتبط بالاستقطاب (يشبه سينثاز السليلوز) المرتبط بأكسيداز النحاس GlxA 52 ، 53. بروتينات MatAB لها دور غير معهود في إنتاج الجليكان 54. تتشكل هياكل الغشاء الحويصلي في مواقع غير منتظمة على ما يبدو داخل الواصلة ، وبعضها يمتد عبر الحيز الخيطي ، ويفصل النوكلييدات 57 ، 58.

لقد كانت مفاجأة عندما أظهرت دراسة خلوية حديثة أن أحداث غزو البلازميد كانت مرتبطة بالتلامس بين الجدران الجانبية لخيوط المتبرع والمتلقي ، ولم تُشاهد الأحداث التي تتضمن نصائح المتبرعين. قد تظل هذه النتيجة غير المتوقعة متوافقة مع مشاركة التلميح: قد يتجمع TraB أيضًا عند أطراف الفروع الناشئة ، بعيدًا عن النصائح الرئيسية. في أي حال ، من المفترض أن يكتشف التحليل الخلوي فقط أحداث النقل التي حدثت في وقت سابق ، بعد حدوث تكاثر وانتشار البلازميد اللاحقين بالفعل ، لذلك لا يمكن تقييم حالة الواصلة في وقت النقل الأولي.

علم الجينوم المقارن داخل الأنواع

بشكل عام ، لم تحظ الجينوميات المقارنة للفطريات العقدية ذات الصلة الوثيقة باهتمام كبير ، على الرغم من أن العزلات البحرية من إسفنجين متميزين كانت مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بشكل مثير للاهتمام بالمشتق الأرضي Streptomyces albus G J1074 (والذي غالبًا ما يستخدم في أعمال التعبير غير المتجانسة) في دراسة تحدد التكيف البحري المرشح. الجينات الموجودة فقط في العزلتين البحريتين وفي بعض الفطريات الشعاعية البحرية الأخرى 33 ، 47. تم العثور على أربعة كائنات أخرى مرتبطة بـ J1074 لاحقًا في 140 جينومًا من Streptomyces متوفرًا في ذلك الوقت ، مما يجعل مجموعة الأنواع هذه هي الأكثر عزلًا حتى الآن. وقد أتاح هذا فرصة لدراسة ديناميكيات اكتساب وفقدان مجموعات الجينات المستقلبات الثانوية التخليقية في التطور الحديث نسبيًا (أي داخل مجموعة الأنواع). كانت عشر مجموعات جينية اصطناعية خاصة بالمجموعة J1074 ، ومحفوظة بينها ، بينما أظهر عدد متساوٍ تقريبًا درجة معينة من خصوصية العزلة 33 ، 47.

يتم التحكم في وجهات النظر الجديدة في نمو وتطور إنبات Streptomyces بواسطة عدة رسل ثانٍ

يتضمن إنبات البوغ عمل & # x201cresuscitation - عوامل تعزيز & # x201d (Rpfs ، هيدروليسات الببتيدوغليكان المتخصصة) ، ربما كجزء من نظام إعادة تشكيل الببتيدوغليكان 48. يخضع واحد على الأقل من خمسة Rpfs زائدة جزئيًا وظيفيًا من S. coelicolor لتنظيم متعدد المستويات بواسطة رسل ثانٍ مختلف للنيوكليوتيدات: بدء النسخ ، يتم التحكم فيه بواسطة بروتين ربط cAMP المرتبط سابقًا بتوهين نسخ الإنبات عبر مفتاح ريبوس يستجيب لـ cyclic di-AMP و تغيير معدلات تحلل البروتينات استجابة لمستويات ppGpp 49 (الشكل 2).

أهمية تخليق الجليكان الذي يشبه السليلوز لنمو الخيوط

نمو Streptomyces غير عادي ، ولكنه ليس فريدًا ، بين البكتيريا التي تحدث عند النصائح من خلال أنشطة مجمع البروتين (& # x201cpolarisome & # x201d). ينسق مكون الاستقطاب الرئيسي ، DivIVA ، جوانب النمو داخل الخلايا ونمو سطح الخلية بطرق قد تختلف أثناء النمو الخضري والتكاثر (للمراجعات ، انظر 50 ، 51). لقد ظهر أن النمو الطبيعي والتطور يتطلبان ترسبًا في أطراف الهيفال لجليكان غير مميز من خلال العمل المشترك لبروتين شبيه بالسليلوز (ClsA) و GlxA ، وهو منتج الجين المصب لـ clsA ، وهو أوكسيديز النحاس الذي قد أكسدة الجليكان لأنه يفرز 52 (الشكل 2). مثل ClsA ، يقع GlxA في طرف على الأقل في بعض مراحل النمو 53 ، على الرغم من عدم تحليل البروتينين معًا. توليف السكريات خارج الخلية بعد الإنبات بفترة وجيزة ، تحت سيطرة clsA ، glxA ، والموضع matAB المحدد حديثًا ، هو المسؤول عن تراكم الجراثيم ، مما يؤدي إلى تكوين كتل فطرية في الثقافة المغمورة ، وهي مشكلة معروفة في الصناعة تخمير 54 ، 55.

يبدو أن الهياكل الغشائية تقسم سيتوبلازم الخيوط النباتية إلى حجرات

اقترح التطبيق الأخير للطرق المجهرية المتقدمة أن الهياكل الغشائية الحويصلية غير منفذة للحمض النووي قد تحدد الأجزاء في خيوط نباتية في حالة عدم وجود الحاجز التقليدي ، وقد تفسر قابلية بعض الأجزاء الخيطية من طفرات ftsZ ، وقد تكون متورطة في غير المتجانسة تلطيخ خيوط نباتية مع بقع حيوية (يتم تفسيره على أنه موت مبرمج 56 & # x2013 58) (الشكل 2). تثير هذه الملاحظات المثيرة للاهتمام أسئلة حول كيفية وضع الهياكل في الزمان والمكان ، وكيف تؤثر على انتشار البلازميدات عبر الفطريات (انظر أعلاه) ، وما إذا كانت ستحد من انتشار عدوى العاثيات الموضعية في البداية. قد تتطلب معالجة مثل هذه الأسئلة مناهج جينية مبتكرة.

التأثيرات المعقدة والدقيقة على بدء التطور الجوي ، بما في ذلك النسخ ، وتحليل البروتين ، والجزيئات الشبيهة بالهرمونات

إن بداية النمو الجوي الإنجابي حساس للإشارات والإشارات المتنوعة. في S. coelicolor ، تشارك معظم عوامل سيجما التسعة & # x03c3 B الشبيهة (مقارنة بأربعة عوامل في Bacillus subtilis) في استجابات الإجهاد و / أو التمايز.هناك أدلة متزايدة على تفاعلات الحديث المتبادل المعقدة بين العدد الأكبر من عوامل anti-sigma و anti-anti-anti-Anti-Sigma لهذه الفئة من عامل & # x03c3 ، وقد تم اقتراح أن إدخال الإشارة لتنظيم هذه التفاعلات قد يشمل بعضًا من المجموعة المتغيرة ، ولكن المتعددة دائمًا ، لمجموعات الجينات الشبيهة بـ whiJ الموجودة في جينومات Streptomyces: تشتمل المجموعات على جينات مضادة لـ Sigma من هذا النوع وقد تورطت في تطوير وإنتاج المضادات الحيوية. في أحد هذه المجموعات ، المعروف بتأثيره على إنتاج المضادات الحيوية والتمايز ، وجد أن مضادًا صغيرًا للحمض النووي الريبي للمنطقة الجينية Sco4676 & # x20134677 له تأثيرات تنظيمية معقدة على تعبير Sco4676 & # x20134677 60.

علاوة على ذلك ، لا سيما منذ اكتشاف أن الفطريات الشعاعية لها نظام بروتيازوم شبيه بحقيقية النواة ، مع استبدال تواجد الأهداف بالتشرق 61 ، أصبح التنظيم على مستوى تحلل البروتين واضحًا بشكل متزايد. وقد تم تعزيز ذلك من خلال فهرسة أهداف pupylation / proteasome والأنماط الظاهرية للطفرات في النظام ، والتي تُظهر تغيرات في مستويات التمايز وإنتاج المضادات الحيوية 62 & # x2013 64. من المفترض أن التحلل البروتيني الخاضع للرقابة متورط في موت بعض أجزاء الخيوط المصاحبة لمراحل النمو والتطور 56.

من المعروف منذ عقود أنه في Streptomyces griseus ، يتم تخفيف قمع الجين التنظيمي التنموي المركزي ، ADPA ، بواسطة البروتين الشبيه بـ TetR ArpA من خلال تراكم عامل A ، وهو هرمون خارج الخلية يشبه جاما بيوتيرولاكتون (GBL). يبدو الآن أن adpA في معظم ، وربما كل ، العقدية الأخرى قد تخضع للتنظيم بواسطة مثبطات مماثلة تشبه ArpA ، ولكن مع روابط GBL الخاصة بالأنواع ، مما يسمح بالتناسل المنسق لنوع واحد دون إثارة الأبواغ لأنواع مختلفة قريبة 65. في سيناريو معاكس ، ينتج S. coelicolor و S. venezuelae GBL متطابق يسمى SCB1 و SVB1 ، على التوالي ، مما يجعل من الممكن لهما الاستجابة لبعضهما البعض 66 ، 67.

رؤى مذهلة باستخدام كائن نموذجي جديد ، Streptomyces venezuelae: بيولوجيا الخلية الفاصل الزمني ، والبروتينات التنظيمية غير المتجانسة ، والتنظيم العالمي عن طريق مستقبل دوري GMP ، والاختلافات التنموية بين الأنواع

عادة ما تتم دراسة تطور مستعمرة Streptomyces على وسط أجار صلب ، حيث أن S. coelicolor (مثل العديد من الفطريات العقدية الأخرى) لا تخضع لدورة نمو كاملة في الثقافة السائلة. يتم إفساد دراسات الثقافات المزروعة على السطح من خلال عدم التزامن التنموي وعدم التجانس ، والتي تمثل مشكلة خاصة للتحليل الكيميائي الحيوي عالي الدقة ، بما في ذلك & # x201comic & # x201d النهج لتعريف القواعد التي تسيطر عليها الجينات التنظيمية التنموية. تم التحايل على هذه المشكلات من خلال تبني S. venezuelae ، التي تنمو بسرعة كبيرة وتخضع لتمايز شامل وشبه متزامن في الثقافة السائلة ، بما في ذلك الأغطية 68. في الرسم التوضيحي الأول لقيمة هذا النظام ، أظهرت دراسة تفصيلية بفاصل زمني أن بروتينات الفصل بالكروموسوم ParA و ParB تلعب دورًا تنسيقيًا مهمًا في الانتقال من النمو الجوي المستمر إلى توقف النمو وبدء فصل البوغ ، و حتى أن لها تأثيرات متعارضة على معدل تمديد الطرف والطول النهائي لخيوط ما قبل التبويض 69. تم وعد المزيد من التقدم من خلال تطوير نظام ميكروفلويديكس الذي يسمح بالمراقبة المباشرة المستمرة للبروتينات الرئيسية ذات العلامات الفلورية خلال الدورة التنموية بأكملها 68.

سمح التبويغ المغمور بالتطبيق المشترك الناجح للغاية لنسخ النسخ المستندة إلى المصفوفات الدقيقة وتحليل تسلسل الترسيب المناعي للكروموسوم (ChIP-seq) للكشف عن حالتين مثيرتين وجديدتين للتفاعلات الوثيقة للغاية بين المنظمين التنمويين المختلفين. في إحدى الحالات 70 ، يكون لمنظم الاستجابة غير النمطي ، BldM ، جولتين من النشاط: أولاً ، يقوم بتشكيل جهاز homodimer لتنشيط الجينات التنظيمية التنموية الأخرى والوظائف المورفولوجية اللازمة لنمو الواصلة الهوائية ، وثانيًا ، يشكل مغايرًا مع آخر غير نمطي منظم الاستجابة ، WhiI ، لتنشيط الجينات اللازمة لتحويل الواصلة الهوائية إلى سلاسل بوغ. في حالة أخرى 71 ، مع تداعيات واسعة على جميع الفطريات الشعاعية بما في ذلك المتفطرات المسببة للأمراض ، تم العثور على بروتينين غامضين محفوظين في جميع الفطريات الشعاعية يرتبطان بنفس المحفزات المستهدفة ، مما يؤدي إلى تنشيط بعضها وقمع البعض الآخر. هذه البروتينات هي WhiA ، وهي موجودة أيضًا في Firmicutes إيجابية الجرام ولديها بنية مشابهة جدًا لبنية نوكليازات موجبة حقيقية النواة (ولكنها تفتقر إلى المخلفات التحفيزية الرئيسية) ، و WhiB ، النموذج الأصلي لعائلة الحديد الكبيرة & # x201cWbl & # x201d يتم تمثيل بروتينات الكبريت في جميع أنحاء الفطريات الشعاعية ولكنها لا توجد في أي مكان آخر (تشتمل بروتينات Wbl الأخرى المحفوظة بين الفطريات العقدية على منظمي نمو آخرين ، WblA و WhiD). قدمت ملفات تعريف ChIP-seq / transcriptome لأهداف منظمي Bld و Whi في S. venezuelae العديد من القرائن حول طبيعة وتنسيق المكونات التي تساهم بشكل فعال في التطوير 70 & # x2013 72.

من المحتمل أن تستجيب BldM و WhiI و WhiA و WhiB لمدخلات الإشارة المختلفة ، ويمثل توضيح هذه الإشارات تحديًا كبيرًا (ولكن انظر القسم التالي). هذه المنشطات التنموية الأربعة ، ومعظم جينات bld و whi التنظيمية التنموية المعروفة والعديد من أهدافها ، هي من بين عدد كبير من الجينات التي يتحكم فيها بشكل مباشر مبنى 72 ، وهو مثبط رئيسي للتطور تم الكشف عن الترابط التنظيمي على أنه دوري 73- دواء. يبدأ هذا الاكتشاف المهم في تقديم تفسير لوجود ثمانية جينات محلقة الديجوانيلات الفعلية أو المتوقعة في S. coelicolor ، وبعضها يرتبط بنطاقات فسفودايستراز di-GMP المرتبطة 74. والجدير بالذكر أن [مبنى] 2: [cyclic di-GMP] 4 المعقد جديد من الناحية الهيكلية على العلم 73 ، 75.

على الرغم من أنه من المحتمل جدًا أن تكون البرامج التنموية لجميع الفطريات العقدية متشابهة على نطاق واسع ، فقد تختلف بعض التفاصيل بين الأنواع. يبدو أن هذا هو الحال مع whiG ، والذي يشفر عامل سيجما المهم في بدء فصل الأبواغ للخيوط الهوائية. على الرغم من أن نسخ whiG يعتمد على WhiA و WhiB في S. venezuelae 71 ، إلا أن نسخه في S. في مثال آخر ، يمكن لمحفز الجين inoA المعتمد على WhiI لـ S. coelicolor (لـ inositol phosphate synthetase) أن يربط WhiI المقطوع في المختبر 77 ، مما يشير إلى أن WhiI يمكنه ربط الحمض النووي في غياب BldM حتى الآن في تحليل ChIP-seq لـ S. venezuelae bldM mutant، WhiI لم يرتبط بأي أهداف 70. وقد لوحظت اختلافات أخرى بين الأنواع سابقًا بين S. coelicolor و S. griseus 78. كان نوعًا مختلفًا من المفاجأة فيما يتعلق بـ WhiG sigma هو الاكتشاف في Streptomyces chattanoogensis التي يمكن أن ترتبط بالمروجات المستهدفة في غياب إنزيم RNA polymerase الأساسي ، بما في ذلك بعض في الكتلة الجينية لإنتاج natamycin: كان الارتباط إما بمواقع ارتباط WhiG النموذجية أو لتكرار عناصر CGTCA ، وكان مطلوبًا لتنشيط الجينات 79.

هل يمكن أن يكون لأكسيد النيتريك الداخلي دور تنظيمي إنمائي مهم؟

تم تحفيز التكهنات حول الدور المحتمل لأكسيد النيتريك باعتباره يجند تنظيمي لـ WhiB وبروتينات Wbl الأخرى من خلال التقارب الشديد لأكسيد النيتريك لبعض بروتينات Wbl من الفطريات العقدية والمتفطرات ، والتي تمت دراستها بالتفصيل على المستوى الجزيئي 80 & # x2013 83. لقد تم الإشارة بشكل عام إلى أن مصدر أكسيد النيتريك سيكون خارجيًا (على سبيل المثال ينتج عن مضيفات حقيقية النواة كآلية دفاع). ومع ذلك ، كشفت الجينوميات المقارنة عن الوجود العام في الفطريات الشعاعية المحتوية على Wbl لبروتينات أخرى تتفاعل مع أكسيد النيتريك (أو متماثلات غير مدروسة كيميائيًا) والتي قد تكون متورطة في تدوير أكسيد النيتريك ، مما يزيد من احتمال أن ينظم أكسيد النيتريك الداخلي التطور من خلال التفاعل مع بروتينات Wbl 51.

تعرض هذا النموذج للخطر بسبب عدم وجود دليل على الإنتاج الداخلي المحفوظ لأكسيد النيتريك عبر الفطريات الشعاعية ، ومعظمها لا يحتوي على سينسيز أكسيد النيتريك التقليدي. ومع ذلك ، فإن إنتاج أكسيد النيتريك الداخلي المنشأ الذي يتضمن الجينات الشعاعية المحفوظة قد تم إثباته بشكل مقنع في S. coelicolor 84 والبكتيريا المتفطرة 85 ، 86 (الشكل 3). وهكذا ، في S. coelicolor ، يتم تحويل النيتروجين العضوي بطريقة غير معروفة إلى نترات ، والتي يتم تقليلها بواسطة اختزال النترات إلى نتريت 84. يتضمن هذا بشكل أساسي NarG2 ، وهو واحد من ثلاثة اختزال للنترات في S. coelicolor: NarG2 هو السائد في نمو الخيوط وينتج عن انخفاض معتدل بنقص الأكسجة ، بينما يلعب NarG3 دورًا ثانويًا وينشط NarG1 بشكل أساسي أثناء الإنبات 87. تم عرض النتريت بدوره كمصدر لأكسيد النيتريك (وإن كان مرة أخرى بطريق غير معروف) 84. يعكس مصدر أكسيد النيتريك هذا مسارًا مهمًا في حقيقيات النوى 88 ، حيث يكون أكسيد النيتريك الداخلي هو جزيء إشارات فسيولوجي رئيسي ، حتى أنه يؤثر على التغيرات اللاجينية 89.

الشكل 3. نموذج يدمج دورة أكسيد النيتروجين (المغرة) مع دورة ميكوثيول (أصفر) مع التطور المورفولوجي بوساطة بروتينات Wbl (أحمر) في Streptomyces coelicolor.

في دورة أكسيد النيتروجين 84 ، يتم تقليل النترات المتولدة داخل الخلايا بواسطة مسار غير معروف إلى نتريت بشكل أساسي بواسطة إنزيم NarG2 87. النتريت هو مصدر أكسيد النيتريك (NO) (آلية غير معروفة) 84. يتأكسد أكسيد النيتريك إلى نترات بواسطة فلافوهيموغلوبينات المحددة بواسطة SCO7428 (تم إعطاؤه بشكل غير صحيح كـ SCO7472 في 84) و SCO7094 ، والتي يتم تحفيزها عندما يرتبط أكسيد النيتريك بـ NsrR ، القامع لكلا الجينين 84 ، 90. يربط أكسيد النيتريك الداخلي أيضًا مستشعر كيناز DevS المحتوي على الدم ، والذي يقوم بعد ذلك بفسفرة منظم الاستجابة المشابه DevR. يستحث DevR-P Nar2 في حلقة تلقائية تلقائية تغذية 84. يرتبط أكسيد النيتريك بقوة ببروتينات Wbl مثل WblA و WhiB و WhiD ، مما يعدل نشاطها التنظيمي 81 وبالتالي تنسيق التمايز. قد تشارك المكونات التنظيمية الأخرى في عمل بروتينات Wbl: على سبيل المثال ، تعتمد جميع الجينات المستهدفة WhiB أيضًا على بروتين WhiA 71. من المتوقع أن يتم نزع النتروزيلات عن بروتينات Wbl بواسطة SCO4179 (nitrobindin؟) - النقل الوسيط لأكسيد النيتريك إلى mycothiol (MSH) لتوليد MSNO 51. يتم نزع النتروزيلات MSNO بواسطة اختزال MSNO ، مع تأكسد mycothiol الناتج ثم يتم تقليله إلى MSH بواسطة آلية غير محددة.

تمت دراسة إعادة تدوير أكسيد النيتريك الداخلي أيضًا بواسطة 84 وتم توضيحه في الشكل 3 ، والذي يوضح أيضًا كيفية ارتباط إعادة التدوير بالوظائف التنظيمية لبروتينات Wbl. يدخل أكسيد النيتريك مرة أخرى إلى دورة أكسيد النيتروجين عبر فلافوهيموجلوبين ، الذي يؤكسد أكسيد النيتريك ليصبح نترات. في آلية التغذية الأمامية ، أكسيد النيتريك هو يجند NsrR ، الذي يقمع جينات hmpA1 و hmpA2 للفلافوهيموغلوبين والمحفز الخاص به 84 ، 90. بشكل ملحوظ ، تقارب NsrR لمحفزات hmpA أكثر حساسية لأكسيد النيتريك من تقاربها مع مروج nsrR 91 ، مما يسمح بنقاط قوة مختلفة لتحريض flavohaemoglobin مع زيادة تركيز NO. يتم توفير بُعد آخر للدورة من خلال تفاعل أكسيد النيتريك الداخلي مع DevS ، وهو بروتين كيناز ينشط منظم الاستجابة المشابه DevR ، والذي بدوره ينشط جين narG2 لاختزال النترات الرئيسي اللازم لإنتاج أكسيد النيتريك 84. ومن المثير للاهتمام ، أن تقريرًا سابقًا 92 وجد أن DevS يمكنه أيضًا فسفرة منظم استجابة SCO3818 ، وهو مشابه جدًا لـ DevR ، وبالتالي قد يشارك أيضًا في تنظيم دورة أكسيد النيتروجين: أطباء تقويم العظام SCO3818 منتشرون على نطاق واسع عبر البكتيريا الشعاعية ، في حين أن أخصائيي تقويم العظام DevS أكثر متقطعة عبر اللجوء (http://streptomyces.org.uk/actinoblast/).

يؤدي الإنتاج المصطنع لأكسيد النيتريك الداخلي المنشأ إلى بدء إنتاج مستقلب ثانوي واحد على الأقل (undecylprodiginines [RED]) عن طريق زيادة التعبير عن جين منشط المسار الأحمر الرئيسي redD ، لكنه يثبط بداية النمو الجوي 84. يبقى أن نحدد ما إذا كان هذا انعكاسًا مباشرًا لنشاط الإشارات الطبيعي لأكسيد النيتريك أو ما إذا كانت الإجراءات التجريبية تعطل التوازن الطبيعي لدورة أكسيد النيتروجين. في تطور آخر ، يبدو أن النتريت الداخلي يمكن أن يعمل أيضًا كإشارة خارج الخلية لمايسيليوم 84 القريب.

تنظيم وضع الحاجز وتغيير جدار الخلية أثناء تكوين الجراثيم

تتطلب العديد من العمليات المتضمنة في فصل الأبواغ ونضج البوغ مستويات عالية من البروتينات التي قد تتداخل مع النمو إذا تم التعبير عنها بشكل غير مناسب ، لذلك يمكن توقع آليات لمنع التعبير غير المناسب. وبالتالي ، يتم كبح إنتاج بعض هذه البروتينات ، مثل FtsZ ، بواسطة BldD: cyclic di-GMP complex 72. يجب أيضًا أن يكون التعبير المتزايد في الوقت المناسب عن جينات الانقسام هذه ، والذي يُفترض أن يكون ناتجًا عن التحلل المائي الدوري لـ di-GMP ، مصحوبًا بآلية لتحديد المواقع المنتظمة لحواجز التبويض. تشير الدلائل الجديدة إلى أن SepG ، وهو بروتين غشائي صغير مشفر بواسطة جين بجوار divIVA في العديد من البكتيريا موجبة الجرام ، يوفر المرساة الأساسية حتى الآن لبناء حواجز sporulation ، وتجنيد البروتين SsgB ، والذي يقوم بدوره بتجنيد FtsZ 93 (الشكل 1). 4). بعد الفصل ، ينتقل SepG إلى المحيط السابق ، حيث قد يتفاعل مع مجمع تركيب جدار الخلية أثناء إعادة تشكيل جدار البوغ. خمسة كينازات بروتينية ، مشفرة بواسطة مجموعة من الجينات المجاورة ، تقوم بتفسف البروتينات الرئيسية لهذا المركب ، مما يجعلها غير نشطة حتى يبدأ فصل البوغ: من المفترض أن التنشيط يتضمن واحدًا أو أكثر من أكثر من 50 فوسفاتيز مشفرًا بواسطة جينوم S. coelicolor 94 .

الشكل 4. رسم تخطيطي للاكتشافات الحديثة حول المراحل المتأخرة من الأبواغ.

مع اقتراب التبويض الجوي ، يطلق فوسفوديستراز c-di-GMP ftsZ من القمع من قبل BldD: c-di-GMP 72، 74، 75. يتم ربط FtsZ بـ SsgB ، الذي يتم تثبيته في مواضع متباعدة بانتظام بواسطة SepG 93 المرتبط بالغشاء. يلعب بروتين آخر شبيه بـ SsgB ، SsgA ، دورًا أيضًا في موقع SsgB ، وهو أقل تحديدًا 139. يتكثف FtsZ بعد ذلك في حلقات Z ، التي توجه الحاجز ، وينتقل SepG إلى محيط المقصورات السابقة 93. يتم تنشيط مجمع إعادة تشكيل جدار البوغ ، الذي يتم الاحتفاظ به في حالة فسفرة غير نشطة ، بواسطة واحد أو أكثر من العديد من الفسفوريلاز 94 ، ويبدو أنه بمشاركة SepG ، يتسبب في أن تصبح الحوائط المسبقة أكثر استدارة وسمك الجدار. أقترح مبدئيًا أن الكميات المتزايدة من SepG في هذه المرحلة قد تعتمد على منظم Wbl-type WhiD (ربما يتأثر بأكسيد النيتريك [NO] & # x2013 انظر الشكل 3) ، نظرًا لأن المسوخات الفارغة sepG و whiD لها أنماط ظاهرية متشابهة جدًا 93 ، 95.

الحجم المتغير ، والجدران الرقيقة ، والنيوكلييدات المنتشرة ، والحساسية الحرارية للجراثيم الطافرة sepG تذكرنا بشكل مثير للاهتمام بالنمط الظاهري للطفرات في الجين whiD 95 المحفوظ ، والذي يشفر بروتين Wbl الذي تمت دراسة تفاعلاته مع أكسيد النيتريك عن كثب (على سبيل المثال 83 [ أنظر فوق]). من المتصور ، يمكن أن يكون sepF هدفًا مهمًا في WhiD (الشكل 4).

الجوانب الأخرى للكيمياء الحيوية الخلوية التي تتغير أثناء النمو والتطور: الدهون والجليكوجين

في منظور جديد للتنمية ، اختلفت تركيبة الدهون في S. coelicolor بشكل لافت للنظر عند مقارنة الثقافات التي نمت على وسائط صلبة أو سائلة ، وأظهرت الطفرات المعيبة في التخليق الحيوي للدهون الأورنيثين تطورًا مبكرًا وإنتاج المضادات الحيوية. سيكون من المفيد تطبيق مثل هذا التحليل على S. venezuelae.

كشفت دراسات استقلاب تخزين الكربون في Streptomyces و Mycobacteria عن مسار جديد وواسع النطاق لتخليق الجليكوجين الحيوي 97 ، 98. يتكرر مسار GlgE هذا في معظم الفطريات العقدية ، حيث يتم التعبير عن المجموعتين بشكل مختلف أثناء التطوير ، والمسار موجود عمومًا جنبًا إلى جنب مع مسار GlgAC الكلاسيكي. في استثناء لهذا التعميم ، يحتوي S. venezuelae على مجموعة جينات glgE واحدة فقط ويفتقر إلى glgAC. هذا جعل من الممكن بناء طفرات خالية من الجليكوجين ، مما أدى إلى اكتشاف أن الأبواغ يمكن أن تتولد دون تراكم الجليكوجين التطوري. يبدو أن التبويض طبيعي ، إلا إذا أدى مزيج الإجهاد / المتوسط ​​إلى تراكم مادة GlgE السامة الركيزة المالتوز -1 فوسفات 98.

استجابات الإجهاد والتمثيل الغذائي الثانوي ربط توازن الأكسدة والاختزال إلى التمثيل الغذائي الأولي

غالبًا ما تتضمن استجابات الإجهاد العالمي عمل عوامل سيجما البديلة ، والتي قد تكون أنظمةها المستهدفة مفيدة في فهم التعديلات الفسيولوجية والبيولوجية الخلوية التي تطورت لاستيعاب الضغوط. وبالتالي ، فقد وجد مؤخرًا أن أحد أهداف SigR ، وهو جين ndgR ، يشفر منظمًا لاستيعاب الكبريت وتخليق الأحماض الأمينية ذات السلسلة المتفرعة. يُفترض أن NdgR يؤثر على توازن الأكسدة والاختزال عند مستويات المواد الأولية والعامل المساعد لعوامل تخزين الأكسدة والاختزال مثل mycothiol وتزويد مشتقات CoA للأحماض الدهنية متفرعة السلسلة من أجل التخليق الحيوي للأغشية 99.

من علم وظائف الأعضاء العالمي إلى التعبير عن جينات التخليق الحيوي للأيضات الثانوية: منظمات عالمية جديدة وأدوار موسعة للجينات التنظيمية الموجودة في الكتلة

كتعميم واسع ، تعتمد مجموعات جينات التخليق الحيوي للمضادات الحيوية على الجينات التنظيمية الموجودة داخل الكتلة ، والتي يتم تنظيمها بشكل مباشر بواسطة العديد من البروتينات التنظيمية عالية المستوى ، المشفرة بواسطة جينات مثل الجينات التنموية المتناثرة حول الكروموسوم 100. يستمر تحديد المنظمين الجدد: تم العثور على بروتين شبيه بـ TetR محدد بواسطة Sco3201 لربط محفزات العديد من الجينات التنموية والمضادات الحيوية المعروفة 101 ، ومجموعة abrC (Sco4596 & # x20138) ترميز منظم الاستجابة (AbrC3) و ثبت أن اثنين من كينازات بروتين الهيستيدين يؤثران على التمثيل الغذائي الثانوي 102 ، 103. أظهر تراكم الأوراق أن محفز الجين actII-orf4 الذي ينشط الجينات التخليقية الحيوية لـ S. coelicolor S. يربط ما لا يقل عن ثمانية ، وربما يصل إلى 12 ، بروتينات تنظيمية 100 ، وهو رقم تمت إضافة AbrC3 إليه 103 . لوحظ سيناريو مختلف في حالة الجينات التخليقية الحيوية لنوفوبيوسين عندما تم التعبير عنها بشكل غير متجانس في S. coelicolor: كان محفز هذه الجينات التخليقية الحيوية (بدلاً من الجين التنظيمي) هدفًا لما يصل إلى 11 بروتينًا محددًا للمضيف والعنقود- يقع بروتين NovG التنظيمي 104. واحد فقط من هذه البروتينات الأحد عشر ، AbsC ، معروف أيضًا بربطه بـ actII-orf4.

الجينات التنظيمية مثل actII-orf4 و novG التي تقع داخل مجموعات التخليق الحيوي كانت تسمى سابقًا & # x201cpathway محدد & # x201d ، ولكن أظهرت العديد من الملاحظات أنه قد يكون لها أهداف خارج المجموعة ، لذا فإن إعادة تسميتها كـ & # x201ccluster-located regulators & # أثبتت x201d (CSRs) بحلول 105 أنها بصيرة. في مثال حديث مذهل يتضمن Streptomyces avermitilis ، تبين أن CSR تنتمي إلى فئة ذات نطاقات شبيهة بـ PAS-LuxR تتفاعل مع الجينات لمسارات مختلفة ومع العديد من المروجين الآخرين لجينات التدبير المنزلي 106.

روابط جزيئية صغيرة للبروتينات التي تنظم إنتاج المضادات الحيوية: التغذية الراجعة والتنظيم المغذي والحديث المتبادل داخل الكائنات الحية وفيما بينها

تتفاعل بعض البروتينات التي تنظم إنتاج المضادات الحيوية مع روابط جزيئية صغيرة معروفة مرتبطة بجوانب مختلفة لعملية التمثيل الغذائي الأولية 100. سيناريو آخر واسع الانتشار هو تورط GBL القابل للانتشار وجزيئات الإشارة ذات الصلة باعتبارها روابط لفصيلة فرعية من المنظمات الشبيهة بـ TetR ، مثل زوج A-factor / ArpA من S. griseus (انظر أعلاه). قد يعمل هذا بشكل مختلف في الأنواع المختلفة والمسارات المختلفة. في S. venezuelae ، يمتلك مستقبل SVB1 GBL JadR3 تفاعلات معقدة مع محفزات كل من جيناته التخليقية الحيوية وجينات الجادوميسين التخليقية الحيوية. وينتج عن ذلك نظام تغذية مرتدة متكامل وخطة تنظيمية تلقائية تمثل بداية الفترة الرئيسية لإنتاج الجادومايسين واللوائح التنظيمية اللاحقة 66. في S. coelicolor ، كشف تحليل ChIP-seq على مستوى الجينوم عن شبكة واسعة من التفاعلات التنظيمية التي تركز على ScbR (مستقبلات GBL) و ScbR2 (مستقبلات GBL الزائفة التي تربط المضادات الحيوية) 107 ، 108.

يتعلق أحد التطورات الرئيسية في تنظيم إنتاج المضادات الحيوية بأنشطة المستقلبات الثانوية نفسها باعتبارها روابط تنظيمية 65 ، 100. في أحد الأمثلة الحديثة من Streptomyces antibioticus ، يعمل spirotetronate chlorothricin وبعض مركباته الوسيطة الحيوية كروابط تنظيمية لـ CSR ChlF1109. في حالة أخرى تنطوي على aminocoumarin cacibiocin ، وهو مثبط للجينات الحيوية ، CabR ، يفقد نشاطه المرتبط بالحمض النووي في وجود المنتج النهائي أو aminocoumarins آخر 110.

خضع التنظيم الداخلي للمسار المتقاطع بوساطة المنتجات النهائية لتحليل أوثق بعد اكتشاف الحديث المتبادل بين مسارات التخليق الحيوي للكلورامفينيكول والجادوميسين في S. venezuelae. كان JadR1 ، المنشط الرئيسي لمجموعة جادوميسين الجينية ، متورطًا في قمع التخليق الحيوي للكلورامفينيكول 111 ، لكن تحليلًا إضافيًا حديثًا لهذه الحالة أظهر أن التنظيم المتبادل ، على الرغم من أنه لا يزال ملاحظًا ، كان مختلفًا بشكل ملحوظ عند إجراء التجارب على وسيط مختلف. . لم يُعرف بعد ما إذا كانت هذه الاختلافات تتعلق بـ jadX ، وهو جين تنظيمي آخر تم تحديده حديثًا في مجموعة الجادوميسين 113. أدى التخلص من jadX إلى منع الاستقراء المعروف لإنتاج الجادوميسين من خلال ظروف الإجهاد مع وضع التخليق الحيوي للكلورامفينيكول تحت سيطرة هذه الضغوط ، وتبين أن كلاً من الجادوميسين والكلورامفينيكول يمكن أن يتفاعل مع JadX 113. ومن المثير للاهتمام ، أن جينات البروتينات الشبيهة بـ JadX موجودة في بعض مجموعات أخرى من المضادات الحيوية التخليقية الحيوية 113.

في S. coelicolor ، تم العثور على ScbR2 ، وهو بروتين مشابه جدًا لبروتينات ربط GBL ، للتفاعل مع jadomycins من S. venezuelae (وأنجوسيكلينات أخرى منتجة بشكل غير متجانس) لتخفيف القمع بوساطة ScbR2 لكل من الجين التنظيمي العالمي adpA و من redD ، ترميز المنشط لجينات مسار RED 114. وهكذا ، يمكن أن تستجيب S. coelicolor لوجود أنواع أخرى من خلال الخضوع لتغيرات تطورية وتحويل إنتاج المضادات الحيوية. تم توثيق مثال آخر على مثل هذه الاستجابة للتخليق الحيوي لليدامايسين في Streptomyces globisporus ، والذي يتضمن منشطًا عالميًا شبيهًا بـ TetR لإنتاج المضادات الحيوية ، AtrA 107. ينشط AtrA مباشرة جينات الليدامايسين التخليقية الحيوية ، ولكن يتم منع نشاطها عن طريق ربط إما وسيط تخليق حيوي ليدامايسين ، أو هيبتاين ، أو ACT 107 منتَج بطريقة غير متجانسة. أثبتت التفاعلات بين الأنواع التي تؤثر على إنتاج المضادات الحيوية أنها منتشرة على نطاق واسع بين الفطريات العقدية: كشفت دراسة واسعة النطاق للتفاعلات بين الكائنات الحية العديد من حالات إنتاج المستقلبات الثانوية الناتجة عن النمو بالقرب من الأنواع الأخرى 115 ، 116 ، ووجدت دراسة أخرى أن هذا منخفض مستويات إنتاج مادة ACT التي يسببها لينكومايسين بواسطة S. coelicolor S. سيكون من المثير للاهتمام معرفة ما إذا كانت البروتينات الشبيهة بـ ScbR2- و JadR1- و JadX غالبًا ما تشارك في مثل هذا الحديث المتبادل ، أو حتى في بعض التفاعلات الأكثر تنوعًا للفطريات العقدية مع الميكروبات الأخرى التي تستمر في الظهور من دراسات الثقافة المشتركة (من أجل الأمثلة الحديثة ، انظر 118 & # x2013 121).

مسح عالمي عالي الدقة للتعبير الجيني في S. coelicolor في مراحل نمو مختلفة وأهمية التنظيم على مستوى الترجمة

من خلال استخدام تسلسل الحمض النووي الريبي لتحليل ملف النسخ العالمي ، وتنميط الريبوسوم (ribo-seq) لتحليل الترجمة ، تم الحصول على صورة تعبير جيني شبه شاملة لـ S. coelicolor في مراحل مختلفة من النمو في الثقافة السائلة. حدد هذا الاستطلاع معظم مواقع بدء النسخ في الجينوم بأكمله ، بما في ذلك تلك الخاصة بـ 230 من الحمض النووي الريبي الصغير. بشكل مثير للدهشة ، حوالي 21٪ من الحمض النووي الريبي المشفر للبروتين ليس له زعيم (ويفتقر إلى مواقع ربط الريبوسوم التقليدية). علاوة على ذلك ، شوهدت تغيرات واضحة في معدلات الترجمة بين مراحل النمو المختلفة ، بما في ذلك زيادة كفاءة ترجمة mRNAs لجينات المسؤولية الاجتماعية للشركات الرئيسية في نهاية مرحلة النمو الرئيسية ولكنها قللت من كفاءة الجينات التخليقية التي تتحكم فيها. ليس من الواضح ما إذا كانت هذه التغييرات تعكس استخدامًا مختلفًا للشفرة ، وهو سؤال وثيق الصلة بالنظر إلى أن العديد من جينات المسؤولية الاجتماعية للشركات لإنتاج المضادات الحيوية تحتوي على الكودون النادر جدًا TTA 65 ، 100. عادة ما يعتمد التعبير على مستوى البروتين للجينات المحتوية على TTA على جين bldA ، الذي يشفر وفرة الحمض الريبي النووي النقال المشابه لهذا الحمض الريبي النووي النقال يزداد عند الانتقال إلى المرحلة الثابتة 123 ، 124.

في مواجهة مثيرة للاهتمام لقصة bldA ، فإن كودون TTA في ccrA ، جين CSR الذي يتحكم في cephamycin C والتخليق الحيوي لحمض clavulanic في S. لقد تبين الآن أن العديد من الجينات المحتوية على TTA في S. clavuligerus ، وليس كلها ، تظهر نفس الشذوذ 126. قد يكون من المفيد فحص اعتماد bldA لهذه الجينات عند إدخالها في S. coelicolor والجينات المحتوية على TTA من S. coelicolor عند إدخالها في S. clavuligerus.

شهدت السنوات القليلة الماضية خطوات إلى الأمام في تطوير وتطبيق تقنيات متنوعة لدراسة واستغلال الفطريات العقدية. ستعمل الأنظمة الأولى لتطبيق تحرير الجينوم على الفطريات العقدية قريبًا على تسريع بناء أنواع متنوعة من الطفرات 127 & # x2013 130 ، في حين أن اكتشاف نظام CRISPR-Cas في S. avermitilis قد يفتح طرقًا جديدة 131. جنبًا إلى جنب مع الاستراتيجيات الجديدة لاستنساخ وحذف أجزاء كبيرة جدًا من DNA Streptomyces ، وهو ما يكفي ليشمل تقريبًا جميع مجموعات الجينات التخليقية الحيوية للمضادات الحيوية 132 ، 133 ، توجد إجراءات لاستغلال الأعداد المتزايدة باستمرار من المجموعات غير المميزة المنبثقة عن تسلسل الجينوم ، إلى جانب الخطوط تلخيصها 134 و 135. تم تطوير أدوات المعلومات الحيوية للتنبؤ بطبيعة منتجات هذه المجموعات 136. سيكون أحد مكونات الاستغلال المستند إلى الأنظمة هو مجموعة من المروجين الأقوياء ، مثل 20 مروجًا أقوى بكثير من ermE المستخدم على نطاق واسع * والذي تم تمييزه في S. albus G 137. حدد مسح مروج آخر محفزين بمستويات تعبير مستقرة جدًا في مراحل نمو مختلفة في سلالتين من S. coelicolor A3 (2) وفي الأنواع الأخرى 138. من المحتمل أن تكون هذه معايير قيمة في دراسات النسخ.

يبدو أن التقدم السريع الأخير الذي تم تلخيصه في هذه المقالة سيتسارع أكثر ، لا سيما في ضوء التطبيق الوشيك لإضافات قوية للتقنيات المتاحة لبحوث Streptomyces. ستتضمن أهداف البحث مزيدًا من التوضيح للروابط التي تحدد نشاط البروتينات التنظيمية ، والطرق التي يتم من خلالها التحكم في التحلل البروتيني المهم من الناحية التنموية ، والبحث عن العوامل الجزيئية المشاركة في الارتباطات التكافلية ، والتوصيف الهيكلي والوظيفي للقطبية التي تركز على DivIVA التي تحدد نمو الطرف. في سياق هذه الدراسات ، ستبدأ في الظهور صورة متكاملة لهذه الجوانب المتنوعة لبيولوجيا Streptomyces. من المحتمل أن يتطلب ذلك مدخلات متزايدة من علماء الأحياء الحسابية. من المتوقع أن يؤدي الفهم المتراكم لبيولوجيا هذه الكائنات الحية الرئيسية المنتجة للمضادات الحيوية إلى تسهيل تطوير عوامل علاجية جديدة في الكفاح العالمي ضد مسببات الأمراض المقاومة للمضادات الحيوية.

ACT ، Actinorhodin ChIP-seq ، تسلسل التسلسل المناعي للكروموسوم CSR ، المنظم العنقودي GBL ، gamma-butyrolactone RED ، undecylprodiginine.


أكسيد النيتريك: الطرق والبروتوكولات: 1747 Capa comum - 10 dezembro 2019

يستكشف هذا المجلد ثلاثة جوانب رئيسية لأبحاث أكسيد النيتريك (NO): لا علاج واكتشاف ، لا تعديلات ، ولا إزالة للسموم. يغطي الكتاب أيضًا الأساليب المستخدمة لدراسة أكسيد النيتريك البشري / الحيواني والنباتي. تنقسم الفصول إلى ثلاثة أجزاء: الجزء الأول يبحث في NO العلاجات باستخدام أكسيد النيتريك الغازي والكشف باستخدام قطب كهربائي حساس لـ NO ، ورنين دوران الإلكترون ، وبروتينات مستشعر NO القائم على التألق. يتحدث الجزء الثاني عن التقنيات المختلفة المستخدمة لاكتشاف وتحديد التعديلات المعتمدة على NO مثل مقايسة تبديل البيوتين والقياس الكمي للبروتينات النيتروجينية. يركز الجزء الثالث على دراسة أنشطة توازن s-nitrosothiol ونزع النترات. مكتوب في نجاح كبير طرق في علم الأحياء الجزيئي سلسلة ، الفصول تتضمن مقدمات لموضوعاتها الخاصة ، وقوائم بالمواد والكواشف الضرورية ، وبروتوكولات معملية قابلة للتكرار خطوة بخطوة ، ونصائح حول استكشاف الأخطاء وإصلاحها وتجنب المزالق المعروفة.

طليعة وموثوقة ، أكسيد النيتريك: الطرق والبروتوكولات هو مورد قيم لأي شخص مهتم بمعرفة المزيد عن هذا المجال المتطور.


دور لـ cGMP في تنشيط عامل نخر الورم الناجم عن عامل نخر الورم (iNOS) الناجم عن مركب أكسيد النيتريك (TNF) (TACE / ADAM17) ، وإزاحة الموقع ، ومستقبل TNF 1 (TNFR1) في الخلايا الكبدية.

لقد أظهرنا نحن وآخرون سابقًا أن سينثاس أكسيد النيتريك المستحث (iNOS) وأكسيد النيتريك (NO) يحافظان على الكبد في عدد من الظروف ، بما في ذلك التسمم الداخلي. في المختبر ، تتم حماية خلايا الكبد من موت الخلايا المبرمج الناجم عن عامل نخر الورم (TNF) α عبر آليات تعتمد على cGMP ومستقلة عن cGMP. لقد أظهرنا أن آليات الحماية المعتمدة على cGMP تنطوي على تثبيط التكوين المعقد للإشارات التي تحفز الموت. نوضح هنا أن تعبير iNOS الناجم عن LPS يؤدي إلى تساقط مستقبلات TNF سريعًا من سطح خلايا الكبد عبر التنشيط المعتمد على NO / cGMP / بروتين كيناز G والانتقال السطحي لإنزيم تحويل TNFα (TACE / ADAM17). يرتبط تنشيط TACE بالتنظيم الأعلى لـ iRhom2 بالإضافة إلى التفاعل والفسفرة في TACE و iRhom2 ، والتي تعتمد أيضًا على NO / cGMP / بروتين كيناز G. تشير هذه النتائج إلى أن إحدى آليات حماية خلايا الكبد iNOS / NO بوساطة تتضمن التساقط السريع لمستقبلات TNF 1 للحد من إشارات TNF α.


15.8F: أكسيد النيتريك (NO) - علم الأحياء

أكسيد النيتريك (NO) هو جزيء أساسي يلعب أدوارًا أساسية في الحفاظ على وظائف القلب والأوعية الدموية في الحيوانات والبشر 1 & # x2013 5. يمكن الحصول على NO الذي يمارس وظائف بيولوجية في عضلة القلب من خلال مصادر خارجية أو يتم إنتاجه من التركيبات البطانية الداخلية والخلايا العصبية NO (eNOS و nNOS ، على التوالي ، والتي يتم التعبير عنها بشكل أساسي في الخلايا العضلية) ومن NOS المستحث عن طريق السيتوكينات الالتهابية بعد العدوى 4 & # x2013 6 (الشكل 1). في العقود القليلة الماضية ، تحسن فهمنا للآليات التفصيلية ، وتأثيرات NO على وظائف عضلة القلب ، وأدوار NOS في القلوب المريضة. تم اتباع مناهج شاملة لتحقيق هذه النتيجة ، بما في ذلك التلاعب بالمؤثرات الأولية والمتلقية لـ NOS (تنظيم NOS المعدّل دوائيًا أو وراثيًا والالتهابات الفيروسية لجينات NOS المحددة) ، مكملات NO mimetics (على سبيل المثال ، المتبرعين الخارجيين NO أو NO ركائز ) ، والكشف المنهجي عن البلازما والأنسجة NO 4 ، 5 ، 7 ، 8. ومع ذلك ، فإن الآثار العملية لأكسيد النيتروجين وسلائفها أو المنظمين في الاستراتيجيات الترجمية والعلاجية في أمراض القلب والأوعية الدموية يتم إعاقتها بسبب الطبيعة المعقدة لأكسيد النيتروجين ومجموعة من الإشارات المتتالية والمؤثرات في عضلة القلب. في الجزء الأول من هذه المراجعة ، سأقدم نظرة عامة منهجية للمصادر والتعديل اللاحق للنسخ لأكسيد النيتروجين في عضلة القلب ، وسيركز الجزء الأخير من المراجعة على التطورات الحديثة في البروتينات التي تستهدف nNOS والاستجابات في القلب تحت الضغط. . في النهاية ، سأحدد احتمالية استخدام المنصة العلاجية لـ nNOS و NO لاستهداف أمراض القلب البشرية.

الشكل 1. رسم تخطيطي يوضح مصادر أكسيد النيتريك (NO) في القلب والآليات التي تتوسط في تأثيرات أكسيد النيتروجين ومشتقاته.

كلا المصادر الخارجية (الخضار والغذاء الغني بالنترات من خلال النترات اللعابية المعوية & # x2013nitrite & # x2013NO pathway والنترات العضلية الهيكلية & # x2192 NO المسار) والمصادر الداخلية (مركب أكسيد النيتريك العصبي [nNOS] ، NOS البطاني [eNOS] ، أو تحدد NOS المستحث [iNOS]) NO المتاح حيوياً في عضلة القلب. لا ينظم الأهداف النهائية من خلال محلقة الجوانيلات القابلة للذوبان (sGC) / أحادي الفوسفات الدوري (cGMP) / بروتين كيناز G (PKG) - الفسفرة المعتمدة ، S-nitrosylation ، و transnitrosylation. بدلاً من ذلك ، فإن الجذور المشتقة من NOS والمشتقات المرتبطة بأكسيد النيتروجين (H 2ا 2يا 2 & # x2013 و peroxynitrite [ONOO & # x2013] ، وما إلى ذلك) تؤثر على المؤثرات النهائية من خلال الأكسدة والتلوثيونات. على هذا النحو ، لا ينظم NO بروتينات الغشاء ، والبروتينات التي تتعامل مع Ca 2+ ، وبروتينات الغشاء ، ومؤثرات العضية في الخلايا العضلية القلبية.

مصادر خارجية لأكسيد النيتريك

من المسلم به عمومًا أن NO مشتق من مسار L-arginine & # x2013NOS & # x2013NO الكلاسيكي. في الواقع ، يمكن أيضًا الحصول على NO الذي يمارس وظائف في عضلة القلب من المصدر البديل لـ NO ، مسار النترات & # x2013nitrite & # x2013NO (الشكل 1). نترات (NO 3 & # x2212) في أنواع مختلفة من الخضروات والأطعمة ذات الأوراق الخضراء. ). يتم امتصاص النترات من هذا المصدر بشكل نشط بواسطة الغدة اللعابية ، ويتم إفرازها بشكل مركّز في اللعاب (حوالي 10 أضعاف ذلك الموجود في البلازما) ، ثم يتم تقليله لاحقًا إلى نتريت أكثر نشاطًا (NO 2 & # x2212) في تجويف الفم عن طريق اختزال النترات للبكتيريا المتعايشة (المسار المعوي اللعابي NO). يتم تقليل النتريت إلى NO في البيئة الحمضية للمعدة ويتم امتصاصه في الدم في الجهاز الهضمي العلوي (يبلغ نصف عمر النترات في البلازما حوالي 30 دقيقة) ، بينما يختلط الباقي مع النتريت المتكون من مشتقات النترات من NO الداخلية المنتجة NOS. من المعروف أن العديد من الإنزيمات والبروتينات تشارك في دورة مستقلب NO و nitrite & # x2019s تقليل إلى NO ، بما في ذلك xanthine oxidase 12 ، 13 ، deoxyhaemoglobin و deoxymyoglobin 14 & # x2013 16 ، Neuroglobin 17 ، إنزيمات السلسلة التنفسية 18 ، السيتوكروم P450 19 ، ألدهيد أوكسيديز 20 ، كربونيك أنهيدراز 21 ، ولا سينسيز 22. بشكل عام ، يخضع حوالي 25٪ من النترات لإعادة امتصاص من الغدة اللعابية وينتج أكسيد النيتروجين الوظيفي في الدورة الدموية ويتم إخراج باقي النترات في النهاية في البول. يمكن أن تكون كمية أكسيد النيتروجين من المصادر الخارجية عالية مثل الكمية التي يتم إنتاجها من NOS في الأنسجة (مع الاستهلاك اليومي الكافي للخضروات الورقية الخضراء أو الطعام ، يختلف تناول النتريت من 0 إلى 20 مجم / يوم 23) ، مما يشير إلى الأهمية من هذا المسار في المكمل المحلي NO في الأنسجة. بشكل ملحوظ ، على عكس NO من مسار L-arginine & # x2013NOS & # x2013NO ، فإن NO وظيفي مشتق من الغذاء هو الأكسجين المستقل 10 ، 11. وفقًا لذلك ، يصبح NO من هذا المصدر أكثر أهمية في حالات نقص التروية أو نقص الأكسجين ، مثل احتشاء عضلة القلب والتضخم وفشل القلب.

يمكن لأكسيد النيتروجين أو النتريت الخضوع لعملية أكسدة عبر أوكسي هيموجلوبين أو أوكسيوجلوبين لإنتاج نترات مستقرة ، والتي يمكن تقليلها مرة أخرى إلى نتريت وأكسيد النيتروجين عن طريق اختزال نترات الثدييات المحتوية على موليبدوبترين ، مثل أوكسيدوروكتاز الزانثين أو الألدهيد أوكسيديز 10 ، 11. لذلك ، هناك إعادة تدوير ثابتة لسلائف أكسيد النيتروجين ، والمستقلبات ، وأكسيد النيتروجين التي تحافظ على أكسيد النيتروجين الخارجي في جسم الإنسان. لا يزال يتعين الكشف عن مساهمات كل من NO الداخلي مقابل خارجي المنشأ للإشارة والوظيفة داخل الخلايا في القلوب السليمة والمريضة في الجسم الحي.

عدد من الأعضاء أو الأنسجة (على سبيل المثال ، الخلايا العصبية والكبد والقلب والعضلات الهيكلية والكلى والشرايين مثل الشريان الأورطي والبطانة) هي المواقع النشطة لإنتاج NO من NOS التأسيسية. في الآونة الأخيرة ، ثبت أن العضلات الهيكلية عبارة عن خزان نترات ديناميكي يزيد من نترات البلازما والنتريت بسبب وفرة الأنسجة في جسم الثدييات 24. يساهم nNOS في العضلات الهيكلية في الإمداد لأنه الشكل الإسوي الوحيد في العضلات الهيكلية 25. ومع ذلك ، تظل نسب أكسيد النيتروجين من المصادر المحددة التي تساهم في أكسيد النيتروجين المتوفر بيولوجيًا في عضلة القلب غير محددة.

المصادر الداخلية لأكسيد النيتريك في تركيب أكسيد النيتريك البطاني لعضلة القلب

كلاسيكيًا ، يعد eNOS الشكل الإسوي الأساسي لـ NOS الذي يلعب أدوارًا مهمة في عدم تنظيم الوظائف الفسيولوجية في غالبية الأنسجة ، بما في ذلك القلب 4 ، 5 ، 7 ، 8. في الخلية العضلية القلبية ، يقع eNOS في النطاقات الدقيقة المكانية لغشاء البلازما (الكهوف والطوافات الدهنية) ، وجهاز جولجي ، والنواة ، والميتوكوندريا 8 ، 26. يعرض eNOS أعلى نشاط في غشاء البلازما ، متبوعًا بالأغشية الخارجية لـ cis-Golgi ونشاط منخفض في العصارة الخلوية والنواة والميتوكوندريا 26 ، 27 ، لذلك فإن التوطين هو المحدد الرئيسي لنشاط eNOS لوظائف بيولوجية محددة. على العكس من ذلك ، فقد ثبت أن سوء توطين eNOS يقلل من قدرتها على توليد أكسيد النيتروجين في الخلايا السليمة 26 & # x201328. تعد عملية تحويل بالميتويل بالسيستين بعد الترجمة (Cys 15 و Cys 26) أو N-myristoylation في Gly 2 من eNOS ، والتي يتم تحفيزها من خلال ترانسفيراز أسيل النخلة المحتوي على شكل Asp-His-His-Cys ، أمرًا بالغ الأهمية في تحديد موقع eNOS في الغشاء لتحسين نشاطه 28 ، 29.

تم تحديد عدد من متغيرات eNOS المقسمة بدلاً من ذلك: على وجه التحديد ، تفتقر eNOS إلى exons 20 و 21 30 أو ثلاثة متغيرات لصق من eNOS تحتوي على 3 مواقع لصق جديدة ضمن intron 13 31. تنتج متغيرات التضفير البديلة هذه الأشكال الإسوية المقطوعة لـ eNOS مع الحفاظ على 30 أو تقليل نشاط إنتاج NO 31. تم إظهار نشاط eNOS المنخفض في مغاير eNOS (متغيرات لصق مع eNOS كامل الطول) ، على الرغم من وجود متغيرات لصق لـ eNOS وتأثيرها الوظيفي في عضلة القلب غير واضح.في القلوب المريضة ، من المعروف أن تعبير البروتين ونشاط eNOS خاضعا للتنظيم 32 & # x2013 34 أو غير مزدوج 35. تشير هذه النتائج إلى أن الحفاظ على بروتين ونشاط eNOS في شكله & # x201ccoupled & # x201d مفيد من خلال منع المرحلة المبكرة من تطور المرض في القلب.

سينثاس أكسيد النيتريك العصبي

الإجماع الأخير هو أن nNOS هو الشكل الإسوي الذي يلعب الدور الرئيسي في فسيولوجيا القلب وعلم الأمراض لأنه يتم التعبير عن nNOS في جميع أجزاء القلب ، بما في ذلك الجهاز العصبي اللاإرادي الذي يغذي القلب ، والشريان الأبهر والرئوي ، والشريان التاجي ، والأذين و عضلة القلب البطيني 7 ، 8. على هذا النحو ، فإن nNOS في وضع جيد لشغل الأدوار الأساسية في تعديل النغمات المتعاطفة والباراسمبثاوية ، والتحكم في معدل ضربات القلب ، وتوفير العناصر الغذائية الأساسية من خلال الشرايين التاجية ، وتنظيم انقباض عضلة القلب. في عضلة القلب ، يتم توطين nNOS في الغالب في الشبكة الساركوبلازمية (SR) 6 وتشارك في عمليات معالجة Ca 2+ لاقتران الانقباض والإثارة القلبية 7 ، 8. بالإضافة إلى ذلك ، يتفاعل nNOS مع & # x03b1-syntrophin من خلال كثافة بروتين السقالة بعد المشبكي -95 (PSD95) عبر مجال التماثل PSD-95 / الأقراص الكبيرة / ZO-1 (مجال PDZ) ويشكل مركبًا متعدد البروتينات مع البلازما مضخة غشاء Ca 2+ (PMCA) وقناة Na + ذات الجهد الكهربائي (Nav1.5) 36. بالإضافة إلى ذلك ، يرتبط nNOS بعنصر ربط PDZ الخاص به لتوجيه nNOS إلى الأجزاء تحت الخلوية ، كما هو الحال في nNOS في النواة 37 ، والتي تنظم نسخ وتفعيل العناصر المطلوبة للفسفرة المؤكسدة والتكوين الحيوي للميتوكوندريا. لقد أظهرنا مؤخرًا أن nNOS يتم تنظيمه في عضلة القلب من المرحلة المبكرة من تطور المرض (مثل ارتفاع ضغط الدم 34) ويسهل lusitropy من خلال إزالة التحسس العضلي Ca 2+.

حتى وقت قريب ، نُسبت معظم ردود nNOS إلى nNOS & # x03b1 أو nNOS & # x03bc 7، 8. ومع ذلك ، فإن وجود متغيرات لصق مختلفة لـ nNOS (nNOS & # x03b2 و nNOS & # x03b3 و nNOS2) يشير إلى أن متغيرات لصق لـ nNOS قد تشارك في إنتاج NO وتنظيم وظيفة الانقباض في القلب. في الآونة الأخيرة ، قدمنا ​​أدلة جديدة لإثبات أن nNOS & # x03b2 ، التي لا تمتلك مجال PDZ ، يتم التعبير عنها في جزء الخيوط العضلية من الخلايا العضلية القلبية المأخوذة من قلوب فئران صحية ومرتفعة ضغط الدم 38. تشير هذه النتائج إلى أن nNOS & # x03b2 قد يلعبان أدوارًا مهمة في الخيوط العضلية القلبية. من ناحية أخرى ، تم توثيقه في العضلات الهيكلية أن nNOS & # x03b2 يتم التعبير عنه وظيفيًا في جهاز جولجي ويتوسط تنظيم الخيوط العضلية أثناء التمرين 25. لا يزال يتعين استكشاف فهم شامل لـ nNOS ومتغيرات لصقها في العضيات وأدوارها في وظيفة القلب والحماية في القلوب السليمة والمريضة.

والجدير بالذكر أن التعايش بين eNOS و nNOS ومتغيرات لصقهما في عضلة القلب وانتقالها ونسخها وتعديلاتها اللاحقة للترجمة تكمن وراء السيناريو المعقد لـ NO في القلب 7 ، 8 ، 39 ، أكثر من ذلك تحت الضغط المرضي. يتم تمثيل ذلك من خلال اتجاه متناقض في تعبير البروتين وأنشطة eNOS و nNOS في عضلة القلب الفاشلة أو في القلب الناتج عن ارتفاع ضغط الدم ، أي أن تعبير بروتين eNOS ينخفض ​​بشكل كبير ، بينما يتم زيادة تعبير ونشاط بروتين nNOS 32 & # x2013 34، 40 . علاوة على ذلك ، ينتقل nNOS في SR إلى الكهوف لحماية عضلة القلب من Ca 2+ الزائد والإجهاد التأكسدي 7 ، 33 ، 41. ومن المثير للاهتمام ، أن كلا من eNOS و nNOS يؤثران على معالجة Ca 2+ داخل الخلايا في الخلايا العضلية ، ويتوسط eNOS شرارات Ca 2+ التلقائية وعابرة Ca 2+ في الخلايا العضلية القلبية استجابة لزيادة التحميل المسبق (التمدد الميكانيكي). على العكس من ذلك ، يتوسط nNOS (ولكن ليس eNOS) العفوية الناتجة عن التحميل اللاحق Ca 2+ شرارات 43. ترتبط إعادة التوزيع المكاني لـ NOSs بكل من تغييرات نشاطها وتحويل الأهداف الأولية التي تكمن وراء آليات وظيفة عضلة القلب تحت الضغط. في الأساس ، قد يكون نقل nNOS مفيدًا في الحفاظ على نشاطه لممارسة حماية القلب.

آليات متعددة الأوجه تتوسط تأثيرات سينثاز أكسيد النيتريك العصبي

من المقبول عمومًا أن الفسفرة المعتمدة على النيتروز S (أو S-nitrosation) و guanylate cyclase (sGC) / cyclic guanosine monophosphate (cGMP) / protein kinase G (PKG) - الفسفرة المعتمدة هي الآليات السائدة التي تتوسط تأثيرات أكسيد النيتروجين في البيولوجيا. أنظمة (الشكل 1). تتضمن الآلية السابقة تعديلًا لاحقًا للترجمة لمجموعة ثيول في البروتينات بواسطة NO (نقل NO إلى بقايا السيستين ، -SNO) ، والأخير ينطوي على فسفرة تعتمد على PKG لبقايا السيرين للبروتينات المستهدفة. يبدأ S-nitrosylation صراحةً بـ NO ، ولكن ثلاثي أكسيد ثنائي النيتروجين (N 2ا 3) ، وأيون النيتروسونيوم (NO +) ، والبيروكسينيتريت (ONOO & # x2212) ، وبروتينات SNO قادرة أيضًا على توصيل NO إلى بقايا السيستين للبروتينات المستهدفة 44 ، 45. من المعروف الآن أن نقل البروتين والبروتين لـ NO (عبر- S-nitrosylation) يمثل إحدى أهم آليات NO 46 (الشكل 1). في هذه العملية ، يشار إلى بروتينات SNO & # x201cdonor & # x201d باسم nitrosylases. يمتلك Trans- S -nitrosylation مزايا للتفاعلات الفعالة بين البروتينات 47. علاوة على ذلك ، يعتبر التحويل النيتروجيني مهمًا عندما لا يكون التوافر البيولوجي محدودًا في بيئة الإجهاد التأكسدي و / أو النتري ، مثل أثناء إعادة التسريب الإقفاري. يمكن إنهاء S-nitrosylation عن طريق عمل denitrosylases (على سبيل المثال ، S -nitrosoglutathione reductase و thioredoxin) ، حيث يعمل NADH و NADPH كمانحين للإلكترون لتجديد الجلوتاثيون و thioredoxin 48 ، 49.

يتم استهداف أنواع مختلفة من البروتينات بواسطة NO ، مما يؤدي بدوره إلى تشغيل مجموعة من سلاسل الإشارات اعتمادًا على خصائص البروتينات المستهدفة ، على سبيل المثال يؤدي تثبيط بروتين فوسفاتيز 2A / بروتين فوسفاتيز 1 بواسطة NO إلى بروتين كيناز A (PKA) و Ca 2+ - فسفرة تعتمد على كيناز II المعتمد على كالموديولين لبروتينات المستجيب المصب مثل الفوسفولامبان (PLN) 50 ، بينما تنشيط sGC بواسطة NO in تسبب عضلة القلب في الفئران المصابة بارتفاع ضغط الدم الفسفرة المعتمدة على cGMP / PKG لـ cTnI و cMyBPC 34. على العكس من ذلك ، فإن تنشيط فسفودايستراز 5 (PDE5) عن طريق NO / sGC / cGMP / PKG يحد من cGMP العصاري الخلوي ، وهي آلية ردود فعل سلبية لعدم تنظيم cGMP في الخلايا العضلية القلبية 51. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال استهداف أكاسيدازات القلب ، مثل زانثين أوكسيريدوكتاز 52 ، NADPH أوكسيديز 53 ، 54 ، وإنتاج أنواع الأكسجين التفاعلي للميتوكوندريا (ROS) 55 ، يتحكم NO المشتق من NNOS في حالة الأكسدة داخل الخلايا والتأثيرات المصب التي تعتمد على ROS في عضلة القلب. تعتبر مخلفات السيستين أهدافًا لـ ROS للتسبب في ارتباط S-glutathionylation في البروتينات 56 ، 57 ، وبالتالي ، فإن S-nitrosylation بواسطة NO قد & # x201cblock & # x201d بقايا السيستين الحرجة من الأكسدة التي لا رجعة فيها في ظل الظروف ، مثل زيادة الإجهاد التأكسدي. وبالتالي ، فإن التعديلات اللاحقة للنسخ في اتجاه مجرى NO تغير بروتينات المستجيب ، وتغير توطينها ، وشركاء الربط ، والنشاط ، والوظيفة في النهاية.

كما تم إثبات قدرة nNOS على إنتاج H. 2ا 2 في بطانة الشرايين الكبيرة ، مثل الشريان الأورطي ، و H. 2ا 2 يتوسط استرخاء الأوعية الدموية المعتمد على البطانة 58، 59. على العكس من ذلك ، فإن ضعف H البطانية المشتقة من nNOS 2ا 2 لقد ثبت أنه يؤدي إلى تفاقم الخلل البطاني في كل من تصلب الشرايين 60 و 61 وارتفاع ضغط الدم 62 ، مما يشير إلى الدور الوقائي لـ H المشتق من nNOS. 2ا 2 في الأوعية الدموية. وبالمثل ، فإن كلا من NO المشتق من eNOS والمشتق من nNOS 2ا 2 المساهمة في تحفيز أستيل كولين لتوسيع الأوعية 59 من خلال تنظيم إنزيمات البروتين والفوسفاتازات المماثلة 63 & # x2013 65. على النقيض من ذلك ، يؤدي فك اقتران eNOS و nNOS (ثانوي لنقص أكسدة L-arginine أو tetrahydrobiopterin [BH4] أو S-glutathionylation 52، 66 & # x2013 68) إلى إنتاج أكسيد الفائق (O 2 & # x2212) بدلاً من NO في ظل هذه الظروف ، تصبح eNOS و nNOS مصادر الإجهاد التأكسدي للتقدم المرضي في عضلة القلب.

مجتمعة ، فإن الآليات التي تتوسط تأثير NO معقدة. يوفر S-nitrosylation و transnitrosylation و sGC / cGMP / PKG تعديلات كبيرة بعد النسخ على NO. من خلال إنتاج H 2ا 2يا 2 & # x2212 ، ومشتقات NO ، تعمل NOS أيضًا كمنظمين أوليين للإشارات المعتمدة على الأكسدة والاختزال.

أهداف المستجيب من سينثاس أكسيد النيتريك العصبي الحفاظ على تقلص القلب والاسترخاء أثناء تطور المرض في القلب (1) البروتينات المشاركة في تنظيم أكسيد النيتريك في الفيزيولوجيا الكهربية للقلب والتوازن Ca 2 + داخل الخلايا

يمارس nNOS حماية القلب من خلال تنظيم القنوات الأيونية ، وتعديل توازن Ca 2+ غير الطبيعي ، ووظيفة الميتوكوندريا ، ومسارات الإشارات أثناء التقدم المرضي 7 ، 8 (الشكل 1). لتحقيق التأثيرات على الفيزيولوجيا الكهربية للقلب والتوازن Ca 2+ داخل الخلايا ، ينظم nNOS القنوات الأيونية الرئيسية والبروتينات التي تتعامل مع Ca 2+ التي تشارك في عملية النشاط الكهربائي والاقتران الانقباضي للخلايا العضلية القلبية. على وجه الخصوص ، ثبت أن nNOS باستمرار يقلل من تدفق Ca 2+ من خلال قناة L-type Ca 2+ (LTCC) 69 ، ويتم تعزيز تأثيره في الخلايا العضلية القلبية للفئران الأنثوية بعد إقفار الدم / إعادة ضخ الدم ويقلل بشكل كبير من نقص التروية / نقص التروية / إصابة ضخه 41. دعماً لذلك ، يزيد nNOS من ضعف LTCC للتثبيط المعتمد على Ca 2+ في الخلايا العضلية القلبية المصابة بارتفاع ضغط الدم 70 حيث يتم زيادة عابر Ca 2+ داخل الخلايا إلى إزالة الحساسية للخيوط العضلية المعتمدة على nNOS. يمكن التوسط في تأثير nNOS على LTCC عن طريق كل من الفسفرة المعتمدة على cGMP / PKG 41 ، 71 ، 72. قد يمنع تعديل LTCC بواسطة nNOS التحميل المفرط داخل الخلايا Ca 2+ في خلايا عضلة القلب تحت تهديد مرضي. لقد تورط S-nitrosylation لمستقبلات ryanodine (RyR) بواسطة nNOS في تقليل تسرب الكالسيوم 2+ 73 الانبساطي ، وزيادة احتمال فتح RyR ، وزيادة تقلص الخلايا العضلية القلبية 74. لذلك ، يحمي nNOS من عدم انتظام ضربات القلب عن طريق تعديل Ca 2+ العابرين 75 ، 76. من ناحية أخرى ، يؤدي نشاط nNOS الأكبر في غشاء البلازما (بعد الانفصال عن المركب المحتوي على PMCA) إلى زيادة تدفق Na + من خلال قنوات الصوديوم ذات الجهد الكهربائي (Nav1.5) عبر S-nitrosylation ويعزز حساسية عضلة القلب ل QT الطويل وعدم انتظام ضربات القلب 38. تعد قنوات البوتاسيوم أيضًا أهدافًا محتملة لـ nNOS من خلال S-nitrosylation و / أو الفسفرة المعتمدة على cGMP / PKG 77 & # x2013 79 ، والتي قد تلعب أدوارًا مهمة في تنظيم الفيزيولوجيا الكهربية للقلب والوظيفة الميكانيكية في كل من القلوب السليمة والمريضة.

NO المشتق من nNOS ، أو تكوين ONOO & # x2212 ، يمكن أن يحفز S -nitrosylation من SR Calcium ATPase (SERCA) في ظل الظروف القاعدية ومع التحفيز 76 ، 80 (على سبيل المثال ، احتشاء عضلة القلب). يؤدي تثبيط nNOS إلى تقليل S-nitrosylation لـ SERCA عند المستوى القاعدي ، ويرتبط هذا بتقليل امتصاص Ca 2+ في SR وتقليل الاسترخاء 80. ومع ذلك ، لا يزال يتعين تحديد الأهمية الوظيفية لهذه اللائحة في ظل ظروف المرض. بدلاً من ذلك ، يمكن زيادة نشاط SERCA بواسطة nNOS عبر الفسفرة المعتمدة على PKA لـ PLN الثانوية للتثبيط المعتمد على nNOS لنشاط البروتين الفوسفاتيز 2A في خلايا عضلية البطين الأيسر (LV) من الفئران العادية 50. أظهر تقرير حديث أن تحفيز بيتا الأدرينالي يحفز S-nitrosylation لـ PLN ويزيد من pentamerisation وتفعيل SERCA. لم يتم الكشف في الدراسة عما إذا كان مصدر NO لـ S-nitrosylation من nNOS. ومع ذلك ، يظهر أن pentamerisation PLN المعتمد على nNOS بعد تحفيز بيتا الأدرينالية لا يؤثر على الفسفرة القاعدية وبيتا الأدرينالية لـ PLN. هذا مهم لأن النتائج تؤكد أن nNOS ، إما من خلال S -nitrosylation تحت & # x03b2-adrenergic stimulation أو من خلال الفسفرة الثانوية لتثبيط فوسفاتازات البروتين ، يعزز نشاط SERCA ويمارس lusitropy إيجابيًا في عضلة القلب. بالإضافة إلى ذلك ، تؤكد هذه النتائج على أن الارتباط بالنتروزيل والفسفرة يعملان معًا للتوسط في تأثيرات nNOS على وظيفة القلب.

من ناحية أخرى ، يتم زيادة فسفرة PLN (Ser 16) بواسطة nNOS من خلال آلية تعتمد على cGMP / PKG مستقلة عن الزبالين لـ ONOO & # x2212 ، O 2 & # x2212 ، أو PKA في خلايا عضلة القلب التي يتم تحفيزها بواسطة الأنجيوتنسين II (Ang II) حيث يتم تنظيم nNOS 53. علاوة على ذلك ، يتم زيادة فسفرة PLN (Ser 16) في الخلايا العضلية البطينية للجرذان المصابة بارتفاع ضغط الدم التي يسببها Ang II ، ولكن هذه الاستجابة مستقلة عن إشارات nNOS أو cGMP / PKG وتؤثر قليلاً على تسهيل nNOS لاسترخاء الخلايا العضلية. تشير هذه النتائج إلى أن أنماط التعديل اللاحق للنسخ التي تكمن وراء التأثيرات المحددة لـ nNOS ديناميكية للغاية ، وقد يؤدي ذلك إلى تحسين تنظيمها للبروتينات المستهدفة في المصب تحت المنبهات المختلفة ، بما في ذلك الضغط الزائد.

(II) يتم استهداف بروتينات Myofilament بواسطة أكسيد النيتريك من خلال S-nitrosylation والفسفرة

أظهرت دراسة حديثة من مجموعتنا أن NO المشتق من NNOS يزيد من الفسفرة المعتمدة على cGMP / PKG لتروبونين القلب الأول (cTnI-Ser 23/24) وبروتين ربط الميوسين القلبي C (cMyBPC-Ser 273) ويعزز استرخاء الخلية العضلية في القلب الناتج عن ارتفاع ضغط الدم من خلال إزالة التحسس المعتمد على cGMP / PKG Ca 2+ ، مما يشير إلى تورط بروتينات الخيوط العضلية في الاستجابات المعتمدة على nNOS في عضلة القلب المصابة بارتفاع ضغط الدم. في الواقع ، تُظهر علامة متساوية الضغط للتحليل الكمي المستند إلى الكميات النسبية والمطلقة (iTRAQ) أن nNOS يؤثر على فسفرة ما يقرب من 20 بروتينًا عضليًا في الخلايا العضلية LV من القلب السليم وعدد مماثل من البروتينات المتميزة في القلب المصاب بارتفاع ضغط الدم. تشير هذه النتائج إلى أن بروتينات الخيوط العضلية هي الأهداف المحتملة لـ nNOS التي تتوسط استرخاء أسرع في خلايا عضلة القلب لتقليل الحمل الميكانيكي لعضلة القلب في ارتفاع ضغط الدم. يتماشى هذا مع النتائج السابقة التي تفيد بأن المتبرعين الخارجيين لا يسهلون استرخاء عضلة القلب عبر الفسفرة المعتمدة على sGC و cGMP / PKG لـ cTnI و myofilament Ca 2+ desensitisation 81. أظهر تقرير حديث أن NO mimetics (S -nitrosocysteine) يقلل من حساسية الخيوط العضلية Ca 2+ وانقباض عضلة القلب عن طريق تحفيز S-nitrosylation لعدد من بروتينات الخيوط العضلية بما في ذلك الأكتين والميوسين و cMyBPC و تروبونين C (cTnC). بشكل أكثر مباشرة ، كل من TnC-Cys35 و TnC-Cys84 عبارة عن S -nitrosylated عن طريق تحفيز بيتا الأدرينالي ويظهر أن TnC-Cys84 مسؤول عن تقليل حساسية Ca 2+ لعضلة القلب في القلوب الطبيعية. في المقابل ، فإن S-glutathionylation لبروتينات الخيوط العضلية في عضلة القلب الضخامي يزيد من حساسية الخيط العضلي Ca 2+ ويضعف الاسترخاء 83 ، 84. تشير هذه النتائج بقوة إلى أن الفسفرة و s-nitrosylation (وكذلك الأكسدة) لبروتينات الخيوط العضلية هي الآليات الأساسية التي تتوسط تأثير nNOS في القلوب الطبيعية والمريضة.

(III) يتم تنظيم نشاط الميتوكوندريا والتكوين الحيوي ديناميكيًا بواسطة أكسيد النيتريك

يعتبر nNOS بمثابة الشكل الإسوي المحتمل الذي يتم التعبير عنه في الميتوكوندريا لتنظيم التمثيل الغذائي القلبي بشكل فعال 85. لا يمنع نشاط السيتوكروم ج أوكسيديز (المركب الرابع) من خلال التنافس مع O 2 ويمنع نقل الإلكترون للمركب III (بين السيتوكروم ب وج) أو وظيفة نازعة الهيدروجين NADH عند مستوى المركب I ويزيد من إنتاج الميتوكوندريا لـ O 2 & # x2212. وبالتالي ، فإن أكسيد النيتروجين يثبط سلسلة تنفس الميتوكوندريا ويقلل من استهلاك الأكسجين في الميتوكوندريا 86 & # x2013 91. على هذا النحو ، تم الاعتراف عمومًا بأكسيد النيتروجين باعتباره المنظم السلبي لنشاط الميتوكوندريا واستقلاب الطاقة. يبدو أن هذا غير بديهي لحماية القلب من nNOS في القلب المريض أو في القلب تحت الضغط بسبب الإجماع على أن nNOS يمارس أدوارًا وقائية. ومع ذلك ، فقد ارتبط التعبير المفرط الشرطي لـ nNOS في عضلة القلب بزيادة nNOS في الميتوكوندريا وتخفيف إنتاج الميتوكوندريا ROS وتقليل الإجهاد التأكسدي بعد احتشاء عضلة القلب. على الرغم من أنه لا يزال يتعين تأكيده ، فإن تعديل الإجهاد التأكسدي بواسطة nNOS الذاتية في القلوب المريضة يمكن أن يكون آلية وقائية محتملة.

تظهر الأدلة الناشئة أن NO المشتق من nNOS يلعب أدوارًا أساسية في التولد الحيوي للميتوكوندريا 92 ، 93 للحفاظ على سلامة ونشاط الميتوكوندريا أو زيادتهما. على سبيل المثال ، تم إثبات إعادة توزيع nNOS إلى النواة عبر & # x03b1-syntrophin من خلال مجال PDZ الخاص به في مجموعة متنوعة من الخلايا ، بما في ذلك الخلايا العضلية 37 ، 94. تتفاعل زيادة S-nitrosylation للبروتينات النووية ، بما في ذلك بروتين ارتباط عنصر استجابة cAMP (CREB) ، بدوره مع محفز مستقبلات منشط البيروكسيسوم المشفر للجين & # x03b3 المنشط المشترك (PGC) -1 & # x03b1 المروج ، مكون أساسي للتكوين الحيوي للميتوكوندريا وعامل الجهاز التنفسي النووي 1 وعامل نسخ الميتوكوندريا أ 37. كما يُعزى S-nitrosylation للبروتينات النووية إلى نشاط Trans-nitrosylation من glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) 95.

بالإضافة إلى ذلك ، تم تورط NO في طاقة القلب من خلال التأثير على التمثيل الغذائي للكربوهيدرات داخل وخارج الميتوكوندريا. على سبيل المثال ، يحفز NO نقل الجلوكوز عن طريق تنشيط مسارات الإشارات الأولية التي تؤدي إلى زيادة كميات ناقل الجلوكوز GLUT4 على سطح الخلية 96. وفقًا لذلك ، يؤدي تثبيط NOS إلى تقليل امتصاص الجلوكوز وإنتاج ATP في العضلات الهيكلية ، سواء في الظروف القاعدية أو أثناء النشاط البدني 96 & # x2013 99. علاوة على ذلك ، تم تورط NO في تثبيط إنزيم حال السكر GAPDH عن طريق S-nitrosylation 100 ، 101.

وتجدر الإشارة إلى أن كلا من nNOS و eNOS مطلوبان لنشاط الميتوكوندريا ، بما في ذلك التولد الحيوي في العديد من أنواع الخلايا ، مثل الخلايا العضلية 92 ، 102 ، 103. مثال نموذجي هو أن البراديكينين يثبط استهلاك الأكسجين في الميتوكوندريا عبر eNOS في أنسجة عضلة القلب 104 وأن NO المشتق من nNOS يظل غير متأثر. ومع ذلك ، في حالة عدم وجود nNOS ، قلل من التوافر البيولوجي الثانوي لزيادة الزانثين أوكسيديز المشتق من O 2 & # x2212 يحد من تأثير eNOS في التحكم في استهلاك الأكسجين في الميتوكوندريا 105 ، مما يشير إلى التفاعل بين eNOS و nNOS في تنظيم نشاط الميتوكوندريا والتمثيل الغذائي القلبي. الآليات المفصلة للتفاعل بين eNOS و nNOS في الميتوكوندريا وأهميتها الوظيفية في القلوب السليمة والمريضة ، ومع ذلك ، لا يزال يتعين تحديدها.

أكسيد النيتريك ، سينثاز أكسيد النيتريك ، وعلاج القلب والأوعية الدموية

نظرًا لأهمية أكسيد النيتروجين وأهميته في نظام القلب والأوعية الدموية ، فإن الأساليب التي تتلاعب بالتوافر الحيوي لأكسيد النيتروجين في عضلة القلب هي استراتيجيات علاجية أساسية لتحسين علاج أمراض القلب والأوعية الدموية (CVDs). في الواقع ، تم استخدام النتروجليسرين ، وهو نترات عضوية تطلق أكسيد النيتروجين ، سريريًا في علاج الأمراض القلبية الوعائية لأكثر من 150 عامًا (على الرغم من حقيقة أن الجزيء الفعال للاستجابة ، NO ، تم تحديده في أواخر السبعينيات 1). إن الاعتراف المعزز بالرؤى الميكانيكية في إشارات NO ، ومصادر خارجية مقابل مصادر NO الداخلية ، وصيانة وتدهور NO ، وخصائص NOS بالإضافة إلى التكنولوجيا الحديثة تمكن من اتباع نهج جديدة لزيادة التوافر الحيوي NO في الأنسجة المستهدفة للاستجابات المرغوبة. من حيث المبدأ ، يمكن تحقيق تعزيز NO وإشاراته من خلال ثلاثة طرق: زيادة المصادر الخارجية والداخلية لتعزيز إنتاج NO ، وتقليل التمثيل الغذائي / التدهور ، وتحفيز الإشارات النهائية لـ NO.

يتم استخدام عدد من الاستراتيجيات لتعزيز تشكيل NO. على سبيل المثال ، يتم تسجيل NO المستنشق ليتم تطبيقه على الأطفال حديثي الولادة المصابين بارتفاع ضغط الشريان الرئوي المستمر 106 ، 107 لدعم مطابقة التهوية والتروية ولمنع نقص تروية الدم المجموعي. يمكن تطبيق النتريت بالمثل في الواقع ، وفعالية النتريت عن طريق الفم والاستنشاق والوريد على عدد من الأمراض القلبية الوعائية (مثل ارتفاع ضغط الدم في الشريان الرئوي [PAH] وأمراض الأوعية الدموية الطرفية واحتشاء عضلة القلب والتشنج الدماغي بعد النزيف تحت العنكبوتية) قيد الدراسة مع آفاق واعدة في بعض المناسبات 108 & # x2013 110. من المحتمل أن تكون مسارات النترات والنتريت العضوية وغير العضوية لتضخيم أكسيد النيتروجين النظامي أو المحلي من خلال النترات & # x2013nitrite & # x2013NO والنترات & # x2013nitrite & # x2013NO & # x2013 ، أكثر المناطق نشاطًا قيد البحث تجريبيًا وفي العيادة 10. حتى الآن ، تم تحديد عدد من السلائف المفترضة لـ NO (nitroxyl [HNO] ، S-nitrosothiols ، نتريت الصوديوم ، نترات الصوديوم ، أحماض دهنية نترات ، ونترات من عصير الشمندر والأوراق الخضراء ، مثل السبانخ ، إلخ) و قيد التطوير. يعتبر الاستهلاك الغذائي لمواد أول أكسيد النيتروجين وسيلة رخيصة وآمنة وفعالة لبرمجة توصيل النترات لنظام غذائي مناسب للفئات الضعيفة من السكان لتقليل مخاطر القلب والأوعية الدموية وكذلك العبء الاقتصادي على أنظمة الرعاية الصحية الوطنية. العلاقة بين الاستهلاك اليومي للنترات والأحداث القلبية الوعائية ملحوظة. على سبيل المثال ، يرتبط تناول كميات كبيرة من الفاكهة والخضروات الخضراء في السكان اليابانيين المعروفين تاريخياً بأن لديهم معدلات منخفضة من الأمراض القلبية الوعائية (الاستهلاك اليومي من النترات و GT1،100 مجم / 60 كجم) بزيادة النترات والنتريت المتداولة 111 مقارنةً بتلك الموجودة في الولايات المتحدة و أوروبا ، حيث يتراوح متوسط ​​استهلاك النترات اليومي بين 40 & # x2013100 مجم و 30 & # x2013180 مجم ، على التوالي ، ومعدلات الأمراض القلبية الوعائية عالية 112 ، 113. علاوة على ذلك ، فإن استهلاك الدهون & # x201 الصحية & # x201d ، كما هو الحال في حمية البحر الأبيض المتوسط ​​، على شكل أحماض دهنية غير مشبعة مثل حمض الأوليك واللينوليك (لتكوين أحماض دهنية نترات) ، مفيد في منع تطور الأمراض القلبية الوعائية ويقلل من عوامل الخطر 114. والجدير بالذكر أن تقليل النتريت إلى أكسيد النيتروجين يحدث بشكل تفضيلي في وجود نقص الأكسجة والحماض ، أثناء التمرين البدني ، في الوقت الذي تكون فيه عضلة القلب بحاجة إلى لا أكثر.

بدلا من ذلك ، مكملات لا الركائز ، على سبيل المثال الأرجينين ، إل-سيترولين ، و BH4 (عامل مساعد لـ NOS) ، وتثبيط أرجيناز وثنائي ميثيلارجينين غير المتماثل (مثبط داخلي NOS) هي الاستراتيجيات الضرورية لزيادة NO من خلال تعزيز نشاط NOS 11. تمارس الستاتينات والنيبيفولول أو الكارفيديلول (الجيل الجديد من حاصرات مستقبلات بيتا 1 الأدرينالية) استجابات مضادة للأدرينالية من خلال تحفيز مستقبلات بيتا 3 الأدرينالية وزيادة إنتاج NOS لـ NO 115 & # x2013118. يعد استهداف NOS مفيدًا في التوسط في إشارات المصب المحددة لـ NOSs في المقصورات.

محاولات منع تقليل NO وتثبيط فك اقتران NOS مهمة أيضًا في الحفاظ على NO العصاري أو زيادته. إن تقليل تكوين ROS باستخدام حاصرات الإنزيم المحول للأنجيوتنسين (ACE) ، أو مستقبلات الأنجيوتنسين 1 من النوع الأول (AT1R) ، أو NADPH oxidases (NOXs) أو تقليل ROS باستخدام مضادات الأكسدة والزبال هي الآليات المفترضة لتقليل NO & # x201csink & # x201d وبالتالي الحفاظ على NO المستوى 11 أو زيادته. ومع ذلك ، فإن الأشكال الإسوية لأكاسيد النيتروجين المعقدة وشبكة الأكسدة والاختزال # x2013nitrosol تضعف فعالية الأدوية المطورة في الاستخدام السريري. في الواقع ، تشير نتائجنا الأخيرة إلى أن أكاسيد النيتروجين وأكسيد النيتروجين هما المنظمان الأوليان لبروتين nNOS القلبي والنشاط في اتجاه مجرى Ang II و AT1R 119. علاوة على ذلك ، فإن مستقبل Ang II type 2 (AT2R) يتوسط في تعزيز Ang II لتعبير بروتين nNOS عبر تنشيط ROS لنشاط eNOS 119. على هذا النحو ، من الخطأ افتراض أنه يمكن زيادة مستوى NO باستخدام مثبطات ACE و AT1R. يجب متابعة تطوير مثبطات أكاسيد النيتروجين الانتقائية والأدوية المحددة التي تتلاعب بـ ROS والتي لا تؤثر على بروتين NOS ، كما يجب أخذ تأثير NOX و ROS على التعبير عن بروتين nNOS في عضلة القلب في الاعتبار.

يعد تحفيز مسار إشارات المصب لـ NO استراتيجية محسّنة لاستهداف بروتينات المستجيب مباشرةً ، متجاوزًا السيناريو المعقد لـ NOSs وشبكة الأكسدة والاختزال # x2013nitrosol. يتم استخدام مركب بنزيل إندازول الاصطناعي YC-1 ، ومحفزات sGC عن طريق الفم riociguat و vericiguat ، والببتيدات الأذينية والدماغية من النوع C لزيادة cGMP الخلوية 11. يعد تثبيط المنظم السلبي لـ cGMP ، PDE5 (على سبيل المثال باستخدام السيلدينافيل) ، نهجًا علاجيًا آخر لتحفيز إشارات cGMP / PKG 120 & # x2013122. لقد ثبت أن تحفيز المسار المعتمد على PKG له تأثيرات وقائية قوية في مجموعة واسعة من نماذج أمراض القلب والأوعية الدموية ، بما في ذلك ارتفاع ضغط الدم ، PAH ، قصور القلب ، فقر الدم الانحلالي ، وإصابة احتشاء ضخ الدم 120 & # x2013 124. ومع ذلك ، فإن تطبيق الأدوية على مجموعة كبيرة من المرضى الذين يعانون من أمراض القلب والأوعية الدموية يظهر استجابات طفيفة للعلاج ، مما يشير إلى أنه لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من التحقيق حول معززات cGMP.

الأولية S -nitrosothiols (RSNOs) هي ناقلات NO داخلية والجهات المانحة وقد ظهرت كمنصات للتسليم المحلي لـ NO ، الذي يتوسط الآليات المعتمدة على النيتروز 125. S -nitrosoglutathione (GSNO) هو واحد من RSNOs الرئيسية وهو وسيط مركزي في تكوين وتدهور S-nitrosothiols الخلوي مع التطبيقات العلاجية المحتملة 125. حتى الآن ، لم يتم تضمين GSNO في التركيب الصيدلاني بسبب التحلل السريع في المحاليل المائية. للحفاظ على المتبرعين المتوفرين حيويًا لأكسيد النيتروجين وتحسين حركياتهم والتحكم في توصيل أكسيد النيتروجين للأنسجة أو البروتينات المستهدفة ، فإن العديد من الناقلات القائمة على المواد الحيوية (الجسيمات الدقيقة والجسيمات النانوية) قيد التطوير 126.

مجتمعة ، تم تطوير عدد من الطرق المصدق عليها لزيادة مستويات أكسيد النيتروجين النظامية والمحلية وهي واعدة في التوسط في الآثار المفيدة في الأمراض القلبية الوعائية. ومع ذلك ، من أجل ترجمة الابتكارات البحثية إلى تطبيق لعدد كبير من السكان ، من الضروري إجراء المزيد من الأبحاث ، مع إيلاء اهتمام خاص للخصوصية والفعالية ، أي نظام النترات / النتريت في النظام الغذائي واستراتيجيات زيادة nNOS (بالإضافة إلى eNOS) وتحسين تفاعلات NO- المستجيب في إعدادات الأمراض القلبية الوعائية. العلاج غير المعتمد يبشر بالخير كمنصة علاجية للأمراض القلبية الوعائية لدى البشر.

تم تطوير فهمنا لـ NO و NOSs التي تنظم تقلص عضلة القلب والاسترخاء والإشارات المرضية ، لكن النموذج الديناميكي في عضلة القلب تحت الضغط لم يتم تقديمه بوضوح. NO من كل من المصادر الخارجية والداخلية يزود NO المتوفر حيوياً في عضلة القلب ، ويتم تحديد مستوى وفعالية NO من خلال آليات تنظيم متعددة بما في ذلك الاستهلاك اليومي من سلائف NO ، والنترات من عضلات الهيكل العظمي ، NO الإنتاج من خلال مسار NO اللعابي المعوي ( وظيفة ميكروبيوم الفم والأمعاء كمنظمين أساسيين) ومن NOS وكذلك بيئة الأكسدة والاختزال وطبيعة ووفرة البروتينات المستهدفة. بشكل عام ، ينظم NO بروتينات المستجيب المصب من خلال ثلاث آليات (الفسفرة المعتمدة على sGC / cGMP / PKG ، و S- nitrosylation ، و transnitrosylation) وتتنوع أعداد وأنواع المؤثرات التي ينظمها NO. على هذا النحو ، يؤدي تعديل هذه المؤثرات بواسطة NO لاحقًا إلى إطلاق مجموعة من سلاسل الإشارات التي تؤدي إلى عواقب فسيولوجية ومرضية مختلفة. على العموم ، فإن NO ومسار إشارات المصب الخاص به يمارسان حماية قوية للقلب والأوعية الدموية ، ومع ذلك ، فإن الأبحاث المترجمة لـ NO و NOS التي تنطبق على الأمراض القلبية الوعائية والكفاءة العلاجية باستخدام نظام يعتمد على NO لا تزال بعيدة عن أن تكون مرضية 11. يجب إجراء المزيد من الأبحاث بهدف زيادة خصوصية تفاعل NO-effector في موقع البروتينات ذات الصلة. إن التصميم الأفضل لبرنامج غذائي والترويج لـ nNOS و eNOS واستهدافهما في مواقع محددة مع هدف (أهداف) المستجيب ذي الأهمية سيزيد من فعالية تطبيق NO في فسيولوجيا القلب والأوعية الدموية وعلم الأمراض.


15.8F: أكسيد النيتريك (NO) - علم الأحياء

يلعب أكسيد النيتريك البطاني (eNOS) دورًا مهمًا في بيولوجيا الأوعية الدموية والفيزيولوجيا المرضية. يتم تنظيم نشاطها من خلال آليات متعددة مثل الكالسيوم / الهدموديولين ، وتفاعلات البروتين والبروتين ، والمواقع الخلوية الفرعية والفسفرة في مواقع مختلفة. تم تحديد فسفرة eNOS-Ser1177 (بناءً على تسلسل الماوس) كآلية مهمة لتنشيط eNOS. ومع ذلك ، لا يزال مسار الإشارات المؤدي إلى الفسفرة مثيرًا للجدل. تم فحص تنظيم فسفرة eNOS-Ser1177 بواسطة Src وبروتين كيناز A (PKA) في هذه الدراسة باستخدام خلايا بطانية للشريان الأورطي للفأر المستزرع. عزز التعبير عن طفرة Src النشطة بشكل أساسي في الخلايا فسفرة eNOS وبروتين كيناز B (Akt). لم يتم تخفيف الفسفرة المحفزة بواسطة Src عن طريق التعبير عن الوحدة الفرعية التنظيمية السائدة لـ PKA. لم يكن لتفعيل أو تثبيط نشاط PKA أي تأثير معنوي على فسفرة التيروزين في موقع التنشيط أو التعطيل في Src. بناءً على نتائج هذه الدراسة ، يُقترح أن مسار Src / Akt وإشارات PKA قد ينظمان فسفرة eNOS بشكل مستقل. قد يضمن وجود آليات متعددة لفسفرة eNOS إنتاج أكسيد النيتريك البطاني في سياقات خلوية مختلفة وهو أمر ضروري للحفاظ على صحة الأوعية الدموية.

دراسة مقارنة لتأثيرات عقاقير التدفق الشبكي التربيقي على النفاذية وإنتاج أكسيد النيتريك في الخلايا الشبكية التربيقية

  • كيم ، جاي وو
    • المجلة الكورية لطب العيون
    • /
    • الإصدار 31 رقم 5
    • /
    • الصفحات 452-459
    • /
    • 2017

    الغرض: لمقارنة تأثيرات وظيفة الحاجز في الخلايا الشبكية التربيقية البشرية (TM) أحادية الطبقة وإنتاج أكسيد النيتريك (NO) بين عقاقير التدفق التربيقي ومثبطات كيناز Rho المرتبطة (ROCK) والأدينوزين والستاتين. الطريقة: تم تعريض خلايا TM المستزرعة الأولية إلى 10 أو 25 دولارًا < mu> M $ Y-27632 ، 0.1 أو $ 1 < mu> M $ N6-cyclohexyladenosine (CHA) ، أو 15 أو $ 30 < mu> M $ simvastatin لـ 24 ساعة. تم قياس NO إنتاج والتعبير عن سينسيز أكسيد النيتريك البطاني بواسطة اختبار Griess وتفاعل سلسلة البوليميراز النسخ العكسي ، على التوالي. تم قياس وظائف الحاجز للخلية أحادية الطبقة بواسطة carboxyfluorescein والمقاومة الكهربائية عبر البطانة. تم تقييم التعبير عن المصفوفة metalloproteinase-2 mRNA مع النسخ العكسي لتفاعل البوليميراز المتسلسل. النتائج: في خلايا TM ، أدى العلاج بكل دواء إلى زيادة تعبير سينثيز أكسيد النيتريك البطاني. أدت المعالجة بـ 25 دولارًا < mu> M $ Y-27632 و $ 1.0 < mu> M $ CHA إلى زيادة NO الإنتاج بشكل ملحوظ (p = 0.035 و p = 0.043 ، على التوالي). أدى العلاج بكل دواء إلى زيادة النفاذية (كل p = 0.001) وقلل من مقاومة الإلكترون عبر البطانة للخلية أحادية الطبقة. أدت المعالجة بـ .1 < mu> M $ و $ 1.0 < mu> M $ CHA إلى زيادة تعبير المصفوفة metalloproteinase-2 mRNA بشكل ملحوظ ، لكن سيمفاستاتين أعاق التعبير عنها. الاستنتاجات: نظرًا لأن العلاج بمثبط ROCK زاد بشكل كبير من إنتاج NO والنفاذية مقارنة بالأدينوزين أو الستاتين ، يبدو أن مثبط ROCK أكثر فعالية لخفض ضغط العين.

    البطانية miR-26a تنظم تكوين الأوعية الدموية بوساطة مستقبلات VEGF-Nogo-B

    • جو ، ها-نيول كانغ ، هييسولي ، أرامشوي ، جيهيا تشانج ، ووتشولي ، ميونج سوككيم ، جونج مين
      • تقارير BMB
      • /
      • الإصدار 50 رقم 7
      • /
      • ص 384 - 389
      • /
      • 2017

      يعد مستقبل Nogo-B (NgBR) ضروريًا ليس فقط لتكوين الأوعية الدموية بوساطة Nogo-B ولكن أيضًا لتكوين الأوعية الدموية الناتج عن عامل نمو بطانة الأوعية الدموية (VEGF). ومع ذلك ، فإن الآليات الجزيئية الكامنة وراء الدور التنظيمي لمحور VEGF-NgBR في تكوين الأوعية ليست مفهومة تمامًا. هنا ، أبلغنا أن miR-26a يعمل كمنظم حاسم لتكوين الأوعية بوساطة VEGF من خلال استهداف NgBR مباشرة في الخلايا البطانية (ECs). أدى تحفيز ECs بواسطة VEGF إلى زيادة التعبير عن NgBR وخفض التعبير عن miR-26a. بالإضافة إلى ذلك ، قللت miR-26a الهجرة التي يسببها VEGF وانتشار ECs. علاوة على ذلك ، قلل التعبير الزائد عن miR-26a في ECs من الفسفرة التي يسببها VEGF في سينثاز أكسيد النيتريك البطاني (eNOS) وإنتاج أكسيد النيتريك ، وهو أمر مهم لتكوين الأوعية. بشكل عام ، تشير هذه البيانات إلى أن miR-26a يلعب دورًا رئيسيًا في تكوين الأوعية الدموية بوساطة VEGF من خلال تعديل نشاط eNOS ، والذي يتوسط من خلال قدرته على تنظيم تعبير NgBR عن طريق استهداف NgBR 3'-UTR مباشرة.

      يمنع بروتين محول p66shc تنشيط سينثاز أكسيد النيتريك البطاني في الخلايا الليفية الجنينية للفأر

      • Lee ، Sang-KiKim ، Young-ShinKim ، Cuk-SeongSon ، Sook-JinYoo ، Dae-GoonLee ، Kwon-HoLee ، Sang-DoPark ، Jin-BongJeon ، Byeong-Hwa
        • المجلة الكورية لعلم وظائف الأعضاء وعلم الأدوية
        • /
        • الإصدار 10 رقم 3
        • /
        • ص 155 - 159
        • /
        • 2006

        من بين بروتينات Shc ، من المعروف أن p66shc مرتبط باستجابات الإجهاد التأكسدي وتنظيم إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS). أجريت هذه الدراسة لاستقصاء دور p66shc في نشاط تركيب أكسيد النيتريك البطاني (eNOS) في الخلايا الليفية الجنينية للفأر (MEFs). عندما تم نقل النوع البري (WT) أو p66shc (- / -) MEFs بطول كامل لـ eNOS (كدنا) ، كان تعبير ونشاط بروتين eNOS أعلى في p66shc (- / -) MEFs. تم عكس هذه الظواهر من خلال إعادة تشكيل p66shc cDNA ترنسفكأيشن في p66shc (- / -) MEFs. لم يكن إنتاج الأكسيد الفائق القاعدي في p66shc (- / -) MEFs مختلفًا بشكل كبير عن إنتاج WT في MEFs. ومع ذلك ، كان إنتاج الأكسيد الفائق الناجم عن NADPH في p66shc (- / -) MEF أقل من إنتاج WT MEFs. عند المقارنة مع WT MEFs ، أظهرت محللة الخلية لـ p66shc (- / -) MEFs زيادة كبيرة في نشاط H-ras دون تغيير تعبير H-ras الداخلي. تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى الدور المحوري لبروتين محول p66shc في تثبيط إنتاج أكسيد النيتريك البطاني عن طريق تعديل التعبير و / أو نشاط بروتين eNOS.

        اعتماد تثبيط أكسيد النيتريك سينثاز الناجم عن مستخلص تدخين السجائر على الشيخوخة الخلوية للخلايا البطانية للأبقار

        • Le ، VuQuynhAnhKim ، Yang-HoonMin ، Jiho
          • التحليل البيئي ، الصحة وعلم السموم
          • /
          • الإصدار 29
          • /
          • الصفحات 10.1-10.6
          • /
          • 2014

          الأهداف تم تسجيل تدخين السجائر باعتباره السبب الرئيسي لضعف توسع الأوعية المعتمد على البطانة لدى المدخنين عن طريق تقليل أكسيد النيتريك (NO) ، وهو إنتاج سينثاز أكسيد النيتريك البطاني (eNOS). ومع ذلك ، فإن آلية عدم وجود ضعف عبر نشاط eNOS غير واضحة حتى الآن. في هذه الدراسة ، يُقترح أن يكون مرور الخلية عاملاً ذا صلة بتعبير eNOS تحت ضغط تدخين السجائر. تم اختيار الخلايا البطانية الأبهري البقري (BAECs) كموضوع للبحث مع ترتيب المقاطع من 6 إلى 9 (6P إلى 9P). بعد التعرض لمحلول مستخلص تدخين السجائر (CSE) ، تم إجراء اختبار MTT وطريقة اللطخة الغربية للتحقق من صلاحية الخلية وكذلك تركيز بروتين eNOS. في هذه التجارب ، تم اختيار أربعة تراكيز من CSE عند 0.5 و 1 و 2 و 4٪ للمعالجة. النتائج أظهرت نتائجنا أن الخلايا تموت تقريبًا عند 4٪ من CSE. إلى جانب ذلك ، كان لكتلة بروتين eNOS انخفاضًا خطيًا في ظل زيادة تركيز CSE. بالإضافة إلى ذلك ، كان تأثير CSE على تعبير eNOS مختلفًا بين المقاطع المختلفة. الاستنتاجات: أشارت هذه الدراسة إلى أن CSE كان لها تأثير على كل من حيوية الخلية وتعبير eNOS. إلى جانب ذلك ، تم مطابقة انخفاض كتلة البروتين مع انخفاض قابلية الخلية للحياة بسبب خصلة من CSE. أخيرًا وليس آخرًا ، كانت استجابة بروتين eNOS لتركيزات مختلفة من CSE في ممرات مختلفة متباينة ، مما جعل الفرضية حول ممر الخلية المرتبط بتثبيط eNOS الناجم عن محلول CSE.

          التأثيرات المضادة لارتفاع ضغط الدم لـ DHP1501 ، المستخلصات الإيثانولية من ثمار Eleutherococcus sessiliflorus ، عن طريق تثبيط إنزيم تحويل الأنجيوتنسين وتنشيط سينثيز أكسيد النيتريك البطاني (오가피 열매 주정 추출물، DHP1501 의 ACE 억제 및 eNOS 활성화 를 통한 항 고혈압 효능)

          • Kim و HaneulKim و Hye MinJang و Jun HeeYoon و Koung EunLee و Yeong-GeunBack و Nam-InLee و Dae YoungJung و In Ho
            • المجلة الكورية للعقاقير
            • /
            • الإصدار 49 رقم 3
            • /
            • الصفحات 240-245
            • /
            • 2018

            كانت ثمار Eleutherococcus sessiliflorus (Rupr. & Maxim.) S. Y. Hu (Araliaceae) ، كفاكهة صالحة للأكل ، تُستخدم تقليديًا لمكونات النبيذ أو الشاي في شرق آسيا. بالإضافة إلى ذلك ، كانت ثمار E. sessiliflorus معروفة باحتوائها على تأثيرات مضادة للأكسدة ومضادة للالتهابات. في الآونة الأخيرة ، درسنا أن المستخلصات الإيثانولية لثمار E. sessiliflorus (DHP1501) لها تأثير على ارتفاع ضغط الدم عن طريق توسع الأوعية وانخفاض ضغط الدم. في هذه الدراسة ، حققنا في زيادة مستويات التعبير الجيني والبروتيني لمركب أكسيد النيتريك البطاني (eNOS) عن طريق معالجة DHP1501 في HUVECs. علاوة على ذلك ، أكدنا النشاط المثبط للإنزيم المحول للأنجيوتنسين لـ DHP1501 من خلال المهام في المختبر. لذلك ، يمكن أن يكون DHP1501 مرشحًا للغذاء الوظيفي للتخفيف من ارتفاع ضغط الدم.

            الجينسنغ الأحمر الكوري المخصب بـ Rg3 يعزز استقرار ضغط الدم في الفئران التي تعاني من ارتفاع ضغط الدم تلقائيًا

            • Nagar ، HarshaChoi ، SujeongJung ، Saet-byelJeon ، Byeong HwaKim ، Cuk-Seong
              • بحوث الطب التكاملي
              • /
              • الإصدار 5 رقم 3
              • /
              • ص 223 - 223
              • /
              • 2016

              الخلفية: لقد ثبت أن الجينسنغ الأحمر الكوري (باناكس الجينسنغ) له تأثيرات خافضة للضغط. على وجه الخصوص ، يُعتقد أن الجينسنوسيد Rg3 هو معدل قوي لوظيفة الأوعية الدموية. أجريت الدراسة الحالية لفحص الفعالية الخافضة للضغط لمستخلص الجينسنغ الكوري الأحمر (KRG) ومستخلص KRG (REKRG) المخصب بـ Rg3.الطريقة: تم تقسيم الجرذان المصابة بارتفاع ضغط الدم تلقائيًا (SHRs) وفئران Wistar-Kyoto (WKYs) إلى ست مجموعات (WKY control و WKY-KRG و WKY-REKRG و SHR control و SHR-KRG و SHRREKRG) وضغط الدم الانقباضي (SBP) تم قياس ضغط الدم الانبساطي (DBP) في الشريان السباتي ، متبوعًا بحقن 3 مجم / كجم من KRG أو 3 مجم / كجم من REKRG. النتائج: أدى علاج REKRG إلى انخفاض كبير في SBP و DBP 3 ساعات بعد العلاج في مجموعة SHR مقارنة بمجموعة التحكم SHR. ومع ذلك ، لم يكن SBP و DBP مختلفين بشكل كبير في SHRs المعالجة بحكومة إقليم كردستان مقارنة مع SHRs الضابطة. لم يغير علاج REKRG بشكل كبير من SBP أو DBP 3 ساعات بعد العلاج في مجموعة WKY مقارنة بمجموعة التحكم WKY. وبالمثل ، لم تكن هناك فروق في SBP أو DBP مع معالجة KRG في مجموعة WKY ومجموعة التحكم WKY. زاد كل من KRG و REKRG من مستويات فسفرة أكسيد النيتريك البطاني في الشريان الأورطي ، وكانت الزيادات في مستويات الفسفرة بأكسيد النيتريك البطاني عن طريق معالجة REKRG أعلى من تلك التي خضعت لعلاج KRG. وبالمثل ، تم أيضًا زيادة إنتاج أكسيد النيتريك في البلازما من WKYs و SHRs بواسطة كل من KRG و REKRG. الخلاصة: تشير هذه النتائج إلى أن REKRG لها تأثير أكثر فائدة على التحكم في ضغط الدم من KRG في SHRs.

              البروستاغلاندين $ F_2 $ يتحكم في أنواع الأكسجين التفاعلية في الجسم الأصفر للأبقار

              • لي ، SeunghyungYang ، Boo-KeunPark ، Choon-Keun
                • علم الأحياء الإنجابية والتنموي
                • /
                • الإصدار 39 رقم 1
                • /
                • ص 1-6
                • /
                • 2015

                انحلال العفريت هو انحدار دوري للجسم الأصفر في العديد من أنواع الثدييات غير الرئيسية. يؤدي البروستاغلاندين $ F_2 < alpha> $ ($ PGF_2 < alpha> $) من الرحم والمبيض إلى تحلل الأصفار الوظيفي والهيكل في الأبقار. يتم توسط عمل $ PGF_2 < alpha> $ بواسطة مستقبل $ PGF_2 < alpha> $ الموجود على أغشية الخلايا البطانية والستيرويدية. يلعب $ PGF_2 < alpha> $ دورًا مهمًا في تنظيم إنتاج أكسيد النيتريك في الخلايا البطانية لجسم الأبقار الأصفر. يتم تحفيز إنتاج أكسيد النيتريك ونشاط سينثاز أكسيد النيتريك بواسطة $ PGF_2 < alpha> $ في الخلايا البطانية الصفراء. علاوة على ذلك ، فإن أنواع الأكسجين التفاعلية تمنع إفراز هرمون البروجسترون في الخلايا الأصفرية البقري وتحث على موت الخلايا المبرمج. وبالتالي ، فإن التفاعل بين $ PGF_2 < alpha> $ وأنواع الأكسجين التفاعلية يوفر جوانب مهمة في فسيولوجيا الجسم الأصفر لتحلل الأصفار الوظيفي والهيكلية.

                مستخلص ماء الجنسنغ الأحمر الكوري يستعيد وظيفة البطانة الضعيفة عن طريق تثبيط نشاط الأرجيناز في الفئران المسنة

                • Choi و KwanhoonYoon و JeongyeonLim و Hyun KyoRyoo و Sungwoo
                  • المجلة الكورية لعلم وظائف الأعضاء وعلم الأدوية
                  • /
                  • الإصدار 18 رقم 2
                  • /
                  • ص 95-101
                  • /
                  • 2014

                  أمراض القلب والأوعية الدموية هي السبب الرئيسي للمراضة والوفيات وأعمار السكان التي قد تسهم في زيادة حدوث أمراض القلب والأوعية الدموية. يرتبط انتفاخ الأرجيناز بضعف وظيفة البطانة في الجهاز الوعائي المسن ، وبالتالي قد يساهم في الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية. وفقًا لبحث حديث ، قد يقلل مستخلص ماء الجينسنغ الأحمر الكوري (KRGE) من مخاطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية من خلال تحسين صحة نظام الأوعية الدموية. كان الغرض من هذه الدراسة هو فحص الآليات التي تسهم في الخلل البطاني الوعائي المرتبط بالعمر وتحديد ما إذا كان KRGE يحسن هذه الوظائف في الفئران المسنة. الشباب ($ 10 < pm> 3 $ أسبوع) وعمرهم ($ 55 < pm> 5 $ أسبوع) تم إعطاء ذكور الفئران (C57BL / 6J) شفويا 0 أو 10 أو 20 ملغ / فأر / يوم من KRGE لمدة 4 أسابيع. تم التضحية بالحيوانات وأزيل الشريان الأورطي. تم قياس نشاط الأرجيناز البطاني ، وتوليد أكسيد النيتريك (NO) وإنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) ، والاقتران البطاني لأكسيد النيتريك (eNOS) ، والتوتر الوعائي ، وإنتاج بيروكسينيتريت البلازما. خفف KRGE من نشاط أرجيناز ، واستعادة توليد أكسيد النيتريك (NO) ، وخفض إنتاج ROS ، وتعزيز اقتران eNOS في الفئران المسنة. كما قام KRGE بتحسين التوتر الوعائي في الأوعية القديمة ، كما يتضح من زيادة توسع الأوعية الناجم عن الأسيتيل كولين وتحسين تضيق الأوعية المحفز بفينيليفرين. علاوة على ذلك ، منع KRGE تكوين بيروكسينيتريت البلازما في الفئران المسنة ، مما يشير إلى انخفاض بيروكسيد الدهون. تشير هذه النتائج إلى أن KRGE تمارس تأثيرات وقائية للأوعية عن طريق تثبيط نشاط أرجيناز وزيادة إشارات NO وقد تكون علاجًا مفيدًا لأمراض الأوعية الدموية المرتبطة بالعمر.



تعليقات:

  1. Coyan

    مباشرة على الكتلة



اكتب رسالة