Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Десмозин
Структурные формулы десмозина V.1.svg
Имена
Название ИЮПАК
6- {4 - [(4S) -4-амино-4-карбоксибутил] -3,5-бис [(3S) -3-амино-3-карбоксипропил] -1-пиридиниумил} -L-норлейцин
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ChemSpider
UNII
  • InChI = 1S / C24H39N5O8 / c25-17 (21 (30) 31) 5-1-2-11-29-12-14 (7-9-19 (27) 23 (34) 35) 16 (4-3- 6-18 (26) 22 (32) 33) 15 (13-29) 8-10-20 (28) 24 (36) 37 / ч 12-13,17-20H, 1-11,25-28H2, (H3 -, 30,31,32,33,34,35,36,37) / п + 1 проверитьY
    Ключ: VEVRNHHLCPGNDU-MUGJNUQGSA-O ☒N
  • O = C (O) [C @@ H] (N )CCC [n +] 1cc (c (c (c1) CC [C @@ H] (C (= O) O) N) CCC [C @@ H ] (C (= O) O) N) CC [C @@ H] (C (= O) O) N
Характеристики
C 24 H 40 N 5 O 8
Молярная масса526,611  г · моль -1
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Десмозин - это аминокислота, которая содержится исключительно в эластине , белке соединительной ткани, такой как кожа , легкие и эластичные артерии .

Десмозин является компонентом эластина и перекрестно связывается с его изомером, изодесмозином , придавая ткани эластичность. Обнаружение десмозина в образцах мочи, плазмы или мокроты может быть маркером распада эластина из-за высокой активности эластазы, связанной с некоторыми заболеваниями. [1] [2]

Структура [ править ]

Десмозин и его изомер изодесмозин состоят из четырех остатков лизина , что позволяет связывать несколько пептидных цепей. Четыре группы лизина объединяются, образуя ядро пиридиния , которое может быть восстановлено, чтобы нейтрализовать связанный положительный заряд и повысить гидрофобность. Четыре лизина образуют боковые цепи вокруг ядра пиридиния с открытыми карбоксильными группами. Разница между десмозинами и изодесмозинами заключается в замене боковой цепи лизина на углероде 1 протоном на углероде 5. [3] Десмозин связан с аланином , связываясь с ним на N-конце. Именно эта ассоциация аланина позволяет ему хорошо связываться с парами тропоэластина., чтобы сформировать эластиновые и эластиновые сети. [4]

Десмозин и изодесмозин пока не могут быть дифференцированы из-за отсутствия технологий. Дифференциация была бы полезна для лучшего понимания десмозина и его свойств. В настоящее время используется масс-спектрометрия, которая помогает высвобождать характерные фрагменты, которые могут помочь в дифференцировке, особенно в более крупных пептидах. [ необходима цитата ]

Синтез [ править ]

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

Биосинтез [ править ]

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

Lab Synthesis [ править ]

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

Процесс синтеза десмозина через биологические пути, позволяющий создавать пиридиниевое кольцо из боковых цепей лизила [ необходима ссылка ]

Связь [ править ]

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

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

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

Связь эластина / коллагена [ править ]

Установлено, что у десмозина количество доноров водородных связей равно восьми, а количество акцепторов водородных связей - двенадцать. [7]

Функция [ править ]

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

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

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

Десмозин и изодесмозин пока не могут быть дифференцированы из-за отсутствия технологий. Дифференциация была бы полезна для лучшего понимания десмозина и его свойств. В настоящее время используется масс-спектрометрия, которая помогает высвобождать характерные фрагменты, которые могут помочь в дифференцировке, особенно в более крупных пептидах.

Свойства материала [ править ]

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

Текущее использование в медицине [ править ]

В настоящее время десмозин используется в качестве биомаркера в медицине. Его измеряют, чтобы отслеживать распад эластина. Поскольку это связано с деградацией эластина, его можно использовать для выявления ХОБЛ. Десмозин - один из старейших биомаркеров, который был разработан в 1960-х годах, но впервые его коррелировали с содержанием эластина в легких в 80-х годах через экскрецию с мочой. Биомаркеры оцениваются 6 способами: [9]

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

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

Применение десмозина [ править ]

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

Поскольку десмозин наиболее распространен в зрелом эластине , его можно постоянно определять и измерять в образцах мочи после распада эластина в организме человека. [11] [10] Десмозин не существует где-либо еще в организме и не может быть получен из других источников, что делает его ключевым маркером распада эластина. [11] Действительно, десмозин «был изучен как маркер распада эластина при нескольких хронических легочных состояниях, включая хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ), муковисцидоз и хроническое употребление табака ». [11] В одном исследовании гипероксические мыши,альвеолы в результате созревания легких также показали резкие изменения коллагена и эластина в легких, а также изменение поперечного сшивания . [12] В другом исследовании у умерших пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС) сообщалось о более высоких концентрациях десмозина в моче, чем у тех пациентов, которые пережили ОРДС, а более высокие концентрации десмозина показали, что «более серьезное повреждение внеклеточного матрикса. произошел у наиболее тяжело больных [ острое повреждение легких ] ». [11]

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

В одном исследовании в области ортопедии изучали сухожилия лошадей и выясняли, как их повышенная жесткость и усталость с возрастом связаны с фрагментацией эластина в сухожилиях. [10] Сухожилие поверхностного сгибателя пальцев (SDFT) и сухожилие общего разгибателя пальцев (CDET) были проанализированы на состав эластина, сравнивая более старые сухожилия с более молодыми. [10] Хотя и CDET, и SDFT являются позиционными сухожилиями, позволяющими мышцам перемещать скелет, SDFT также накапливает энергию и намного более эластичен, чем CDET, благодаря «специализации [ межпучковой матрицы ], позволяющей повторять межпучковое скольжение и отдача ". [10]Сообщалось, что концентрации десмозина были намного выше в новых сухожилиях, чем в сухожилиях, которые частично деградировали, что позволяет предположить, что с возрастом происходит не только фрагментация эластина сухожилий, но и меньший общий состав эластина в SDFT, хотя это не было верно для рассмотрен случай CDET. [10]

Также были проведены исследования для определения поперечно-сшивающей структуры эластина, чтобы лучше понять взаимосвязь между эластином и соответствующими заболеваниями, такими как муковисцидоз, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) и аневризмы аорты . [4] Было проведено исследование, чтобы найти эту структуру путем синтеза циклического пептида, содержащего десмозин, чтобы частично имитировать эластин в надежде провести масс-спектрометрию пептида, чтобы выявить перекрестно-связывающую структуру. [4]В конечном итоге имитатор эластина был успешно синтезирован, и хотя работы по уточнению сшивающей структуры эластина еще не проводились, предварительная масс-спектрометрия продемонстрировала присутствие ожидаемого иона, образованного в результате использованных химических реакций. [4]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Каталог продукции Millipore, очищенный десмозин " Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2014-02-24 . Проверено 19 февраля 2014 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  2. ^ Ma, S; Турино, GM; Лин, YY (2011). «Количественное определение десмозина и изодесмозина в моче, плазме и мокроте с помощью ЖХ-МС / МС в качестве биомаркеров деградации эластина». Журнал хроматографии B . 879 (21): 1893–8. DOI : 10.1016 / j.jchromb.2011.05.011 . PMID 21621489 . 
  3. ^ a b c d Mecham, RP (1978). «Структурная модель пептидов, сшитых десмозином» . Биохимический журнал . 173 (2): 617–625. DOI : 10.1042 / bj1730617 . PMC 1185816 . PMID 697739 .  
  4. ^ a b c d Огава, Кейта; Хаяси, Такахиро; Lin, Yong Y .; Усуки, Тойонобу (6 июля 2017 г.). «Синтез циклического пептида, содержащего десмозин, для возможного выяснения структуры сшивания эластина». Тетраэдр . 73 (27–28): 3838–3847. DOI : 10.1016 / j.tet.2017.05.045 .
  5. ^ Галоп, PM; Блюменфельд, О.О .; Сейфтер, S (1972). «Структура и метаболизм белков соединительной ткани 801». Ежегодный обзор биохимии . 41 : 617–72. DOI : 10.1146 / annurev.bi.41.070172.003153 . PMID 4343456 . 
  6. ^ Ватанабэ, Д. (2017). «Синтез десмозина-d4: Повышение чистоты изотопов путем обмена аминогрупп DH». Буквы тетраэдра . 58 (12): 1194–1197. DOI : 10.1016 / j.tetlet.2017.02.018 .
  7. ^ a b Национальный центр биотехнологической информации. База данных PubChem Compound; CID = 25435, https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/25435 (по состоянию на 13 апреля 2018 г.)
  8. ^ Schrader, CU, Heinz, А., Majovsky П., и Шмельцер, C. (2015). Снятие отпечатков пальцев с десмозин-содержащими эластиновыми пептидами. Американское общество масс-спектрометрии, 26 (5), 762-773. doi: 10.1007 / s13361-014-1075-9 Ссылка на статью: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2Fs13361-014-1075-9.pdf
  9. ^ a b c d e е Луизетти, М .; Stolk, J .; Иадарола, П. (2012). «Десмозин, биомаркер ХОБЛ: старые и уже не подходящие» (PDF) . Европейский респираторный журнал . 39 (4): 797–798. DOI : 10.1183 / 09031936.00172911 . PMID 22467719 .  
  10. ^ a b c d e f Гоиньо, Marta SC; Thorpe, Chavaunne T .; Гринвальд, Стив Э .; Экран, Hazel RC (30 августа 2017 г.). «Эластин локализуется в межпучковой матрице сухожилий, запасающих энергию, и с возрастом становится все более дезорганизованным» (PDF) . Научные отчеты . 7 (9713). DOI : 10.1038 / s41598-017-09995-4 .
  11. ^ a b c d e е МакКлинток, Дана Э .; Старчер, Барри; Эйснер, Марк Д .; Томпсон, Б. Тейлор; Hayden, Doug L .; Церковь, Gwynne D .; Маттей, Майкл А. (4 мая 2006 г.). «Более высокие уровни десмозина в моче связаны со смертностью у пациентов с острым повреждением легких» . Американский журнал физиологии. Клеточная и молекулярная физиология легких . 291 (4): L566 – L571. DOI : 10,1152 / ajplung.00457.2005 . PMC 2765125 . PMID 16698854 .  
  12. ^ Мижикова, Ивана; Руис-Камп, Жорди; Стинбок, Хайко; Мадурга, Алисия; Вадас, Иштван; Герольд, Сюзанна; Майер, Константин; Сигер, Вернер; Бринкманн, Юрген; Морти, Рори Э. (3 апреля 2015 г.). «Сшивка коллагена и эластина изменяется во время аберрантного позднего развития легких, связанного с гипероксией». Американский журнал физиологии. Клеточная и молекулярная физиология легких . 308 (11): L1145 – L1148. DOI : 10,1152 / ajplung.00039.2015 . PMID 25840994 .