IP3 signaalisysteemi ja Ado signaalisysteem. Mitä yhteistä?
IP3 ja Ado systeemien keskinäiset suhteet - Sydän?
LÄHDE: StrøBaek D, Olesen SP, Christophersen P, Dissing S. P2-purinoceptor-mediated formation of inositol phosphates and intracellular Ca2+ transients in human coronary artery smooth muscle cells. Br J Pharmacol. 1996 Aug;118(7):1645-52.
(1) Solun ulkoisen ATP:n vaikutus sepelvaltimon sileään lihakseen välittyy useitten puriinireseptoreitten (P) kautta. Tässä tutkimuksessa katsottiin laajojen sepelvaltimoitten sileän lihaksen soluja.
Puriinireseptori-välitteisesti noussut solunsisäinen kalsiumpitoisuus (Ca++)ic mitattiin.
Määritettiin muodostuneet inositolifosfaattiyhdisteet (IPx).
(2) ATP:n vaikutus sepelvaltimon sileään lihakseen tutkittiin. Sitä vastasi annoksesta riippuva solun sisäisen kalsiumin pitoisuuden (Ca++)ic nousu.
(3) Tämä solun sisäinen kalsiumin nousu oli itsenäinen eikä riippunut solun ulkopuolisen kalsiumin läsnäolosta, mutta katosi, jos solun sisäiset kalsiumvarastot olivat tyhjät.
(4) Solun sisäinen kalsiumpitoisuus mitattiin spesifisten P2-puriinireseptorien agonistien vaikuttaman stimulaation jälkeen.
Näitä agonisteja olivat
alpha, beta-methyleneadenosine 5′-triphosphate (alpha,beta-MeATP),
2-methylthioadenosine 5′-triphosphate (2MeSATP) (P2Y agonisti)
ja uridine 5′-triphosphate (UTP). (P2U agonisti)
Ensiksimainittu oli ilman vaikutusta. Kaksi muuta vaikuttivat kalsiumin vapautumista solun sisäisistä varastoista. 2MeSATP oli vahvempi vaikuttaja kuin UTP.
UTP teholtaan taas oli ATP:n veroinen.
Mutta Ado, joka oli P1-reseptoriagonisti (the P1 purinoceptor agonist adenosine) ei indusoinut mitään muutosta solun sisäiseen kalsiumpitoisuuteen.
(5) Kun stimuloitiin submaksimaalisella UTP-pitoisuudella, pyyhkiytyi pois sen jälkeinen ATP:n indusoima solunsisäinen kalsiumin lisääntyminen Mutta, jos oli stimuloitu 2MeDATP:lläATP lisäsi solunsisäista kalsiumpitoisuutta.
(6) Fosfolipaasin estäjä (PKC-inhibiittori) pyyhkäisi pois puriinireseptorivälitteisen solun sisäisen kalsiumin nousun.
Mutta Gi proteiinin etukäteen inhiboiminen ( pertussis toksiini) ei vaikuttanut ATP:n. aiheuttamiin solunsisäisen kalsiumin nousuihin.
(7) Kun puriinireseptori aktivoitiin UTP:llä ja ATP:llä, siitä seurasi inositolifosfaattien muodostumista ja korkein IP3, Ins 1,3,4(P3)- piikki havaittiin 5- 20 sekunttia stimulaation jälkeen.
(8) Löydöistä voi päätellä, että viljellyissä koronaarisissa sileissä lihassoluissa esiintyy G-proteiiniin liittyneitä puriinireseptoreita (P2) , jotka stimulaatiosta aktivoivat PLC- entsyymin indusoiman IP3- tuotannon, Ins 1,4,5(P3), mikä aiheuttaa solu sisäistä kalsiumin vapautumista sisävarastoista käsin.
Yllämainituilla agonistitutkimuksilla voidaan edelleen selvittää, että näissä koronaarisissa sileissä lihassoluissa on sekä P2Y että P2U puriinireseptoria
These findings show, that cultured HCASMC express G protein-coupled purinoceptors, which upon stimulation activate PLC to induce enhanced Ins1,4,5(P3) production causing release of Ca2+ from internal stores.
Muistiin 31/10/2007 Päivitys 26/11/2008 00:41:12
onsdag 26 november 2008
fredag 14 november 2008
Insuliinin kaksifaasinen eritys ja PI järjestelmä
Insuliinin exosytoosi ja PI järjestelmän osuus.
LÄHDE: ZHANG WEI ( 2004 STH) Studies on proteins Involved in the Molecular regulation of Insulin Exocytosis
http://diabetolognytt.se/detta_nummer01-2005/artikel26.html
Tämä väitöskirja kohdistuu insuliinin eritykseen tyypi II diabeteksessa. Tutkimuksella halutaan löytää parempia keinoja insuliinin erityksen tehostamiseen jolloin 2-tyypin diabeteksen hoito täsmentyisi.Työssä tutkittiin exosytoottisten proteiinien ilmenemistä insuliinia produsoivissa beeta-soluissa ja niiden säätelevää osuutta insuliinin exosytoosissa.
AVAINSANOJA:
Geeni: Munc-132 mammalian homologue of C-elegans unc-18 gene
Entsyymin PI domeeni: phosphotyrosine interaction domain
PI kinaasilajit :
PI-4K, PI 4-kinaasi, fhosphatidyl-inositol 4 –kinase
PI-5K, PI 5 –kinase, phosphatidyl-inositol 5-kinase
PI fosfoinositidilajit:
PIP- laji, PI(4)P phosphatidylinositol 4-phosphate
PIP2-laji, PI(4,5)P2 phosphatidyl inositol 4,5- biphosphate
IPx laji, inositolipolyfosfaattilajit:
IP3-laji, I-(1,4,5)P3, Inositol1,4,5-triphosphate
Soluentsyymi:
PKA proteinkinase A
Kun syntyy eritettäviä aineita kuten insuliinia tai hermonvälittäjäaineita solun peptiditehtaassa, endoplasmisessa reticulumissa (ER), ne kulkeutuvat vesikkeleiss(rakkuloissa) eteenpäin prosessoituen ja lopulta tarvittaessa siirtyvät myös ulos solusta.
Sekä neuroni että endokriinisolu ovat elektrisesti aktiiveja ja niissä on synaptisia/ small clear rakkuloita, pieniä kirkkaita vesikkeleitä (SV)
sekä suuria tiivistumaisia vesikkeleitä, large dense-core vesicles (LDCV).
SV rakkulat sisältävät klassisia neurotransmittoriaineita.
LDCV rakkulat sisältävät neuropeptidejä, biogeenisiä amineja, hormoneja, usein lisäksi yhdessä klassisten välittäjäaineitten kanssa.
Sekä neurotransmittereita että hormoneja vapauttaa tietyt signaalit.
Evoluutionaalista yhtenevyyttä on kaikkien rakkuloitten siinä tavassa, millä ne suorittavat laituroitumisen (docking) solunkalvoon ja sulautumisen eli fuusion päästäkseen ulos (exosytosis). Voidaan olettaa, että samat proteiinit, jotka osallistuvat rakkuloitten säätöön hermonvälittäjäaineitten yhteydessä ovat toiminnassa myös endokrinologisella puolella.
Rakkulan sisällön, hormonin tai hermovälittäjäaineen vapauttaminen on erittäin tarkasti säädelty tapahtuma.. Eritysrakkula kulkeutuu ensin kohtaan, mistä sitten exosytoosi tulee jatkossa tapahtumaan. Sitten tapahtuu asettuminen plasmakalvoon. Tämä on se alkukontakti rakkulan ja plasmakalvon kesken. ”Laituroitunut” rakkula käy läpi priming tapahtuman, kypsymisen, jossa niille tulee kalsiumin esiinliipaisema kyky fuusioon. Lopulta rakkula sulautuu täysin plasmakalvoon, jolloin sisältö vapautuu solun ulkopuolelle. Siis rakkulapallo kuin paikkaa lopuksi itsellään sen aukon, minkä se ensin oli plasmakalvoon tehnyt päästäessään sisällön ulos.
Laituroitumisprosessi ja laiturina toimiva kohta solukalvoa:
Kalvosta ulottuu kuin ”laiturina” pitkiä proteiiniulokkeita solulimaan päin, josta rakkula on tulossa. Niitä kutsutaan termillä exocyst tai Sec6/8 complex. Jos geenissä, joka niitä tuottaa on mutaatio, saattaa rakkulat vain kertyä soluun. Tämä exocyst-proteiinijoukko on konservatiivinen imettävillä eläimillä ja esiintyy yleisesti luomakunnassa.
Miten tämä exokystin proteiinijoukko sitten rekrytoidaan paikoilleen oikeaan exosytoosikohtaan ? Se tapahtuu vuorovaikutuksessa aktiiniin (1997). Exocyst säädellään pienillä GTPaasientsyymeillä (Rab-perheen jäsenillä) Rab inaktivoituu, kun sitoutuu GDP:hen ja jos GTP asettuu GDP:n tilalle, Rab puolestaan aktivoituu. Tämä sykli Rab-proteiinien inaktiivin ja aktiivin vaiheen välillä säätelee docking-järjestelmän proteiinien rekrytointia, exocyst-proteiinijoukon asettumista paikalleen exosytoosikohtaan. Rab jäsenet sijoittautuvat intrasellulaarisiin kalvo-osastoihin. Rab3 ilmentyy erityisen säädellysti sekretorisissa soluissa, kuten beeta-soluissa. Se kontrolloi synaptisten rakkuloitten rekrytoimista ja niitten fuusiota plasmamembraaniin exosytoosin aikana.
KOE-ELÄIN HIIRI
Jokaisessa hiiren beeta-solussa on 10000-13000 insuliinia sisältävää rakkulaa.(2002). Ne kuuluvat kahteen eri rakkularyhmään toiminnallisesti. Vain 0,5 %, noin 50 rakkulaa, kuuluu heti vapautuviin rakkuloihin RRP (Readily Releasable Pool).
Suurin osa laituroituvista rakkuloista kuuluu reserviryhmään, RP (Reserve Pool), jota täytyy kemiallisesti modifioida tai vielä fysikaalisesti translokoida ennenkuin ne ovat niitä “heti- valmiina- vapautettavaksi “ solusta ulos. ( Ämmälä et al 1993).
GLUKOOSIN AIHEUTTAMA KAKSIFAASINEN INSULIININ ERITYS Heti kun verensokeri on noussut, havaitaan ohimenevä insuliinin erityksen stimuloituminen. Tämä vaihe vastaa niitten RRP-rakkuloitten vapautumista. Tämä vaihe kestää 10 minuuttia.
Ensimmäistä vaihetta seuraa ASTEITTAIN esiin kehkeytyvä toinen vaihe (Daniel et al 1999) . Se heijastaa aikatekijästä, kalsiumjonista ja ATP:sta riippuvaista RP-eli reservirakkuloiten mobilisoitumista. Tätä prosessia sanotaan priming-prosessiksi.
Jos insuliinivasteen on herättänyt stimulus, joka ei ole metabolinen, havaitaan vain se I-vaihe. II vaihe taas on energiaa vaativa.
Tyypi2-diabetekselle on ominaista, että insuliinin erityksen ykkösvaihe puuttuu selektiivisesti. Sama tilanne on silloin, kun paastosokerit ovat korkeat.
Kun rakkulat ovat laituroituneet plasmakalvoon, alkaa kalvon energeettisen fosfatidylinositolikaskadin (PI-kaskadin) suorittamat modifikaatiot kalvojärjestelmän mukauttamisessa tapahtumaan, fuusioon ja jälkisulkemiseen. Tämä asia vaatii ATP:ta ja magnesiumia. Mg++ kuten myös inositolista kehkeytyneita fosfolipidejä (PI sarjaa) ja järjestelmän entsyymeitä. Lepäävissä soluissa on plasmakalvossa PIP2 eli PI(4,5)P2. Kun rakkulassa tapahtuu ”priming” tarkennus, siinä syntetisoituu korkeita PI(4,5)P2 pitoisuuksia. On havaittu ,että tässä synteesissä on heikkoutta diabeettisilla koe-eläimillä. PI(4,5)P2 muodon täsmäkehkeytyminen on tärkeä ja edellytys terveelle insuliinin signaloinnille.
(Tämä II-vaihe tarvitsee myo-inositolista kehkeytyvän oikean lipositolisarjan mI, PI, PIP, PIP2 ja tarkan IP3 muodon).
KOMMENTTI:
Diabeettisessa aineenvaihdunnassa on siis myo-inositolin suhteen hankaluuksia: Tämä mielestäni voi johtua myoinositoli-isomeerin ja magnesiumin relatiivisesta puutteesta, joita valuu kehosta pois glukosurian mukana, Joten diabeetikolle on tärkeä välttää glukosuriaa. ja tarkentaa dieettinsä ja lääkityksensä niin, että näitä aineita ei huuhtoudu kehosta.
RAVINTOLÄHTEITTEN TARKISTUS
Inositolia ja magnesiumia saa molempia fytiinipitoisista lähteistä, kuten viljasta, täysjyvistä, myslistä, palkokasveista, pähkinöistä, soijasta, sesamista ym siemenistä, jotka muutenkin ovat matalalykemisiä ja diabeteksessa soveltuvia ruokia. Läpivuorokautinen vahvasäätöinen diabetesdieetti on olennainen tekijä kautta vuosien. Haittana korkeaglykemisestä dieetistä, missä verensokeri heti nousee huimaksi, syötyä, on munuaiskynnyksen vikuuntuminen ja samalla pääsee magnesiumia ja inositolia yhä enemmän virtsaan, jolloin koko hieno järjestelmä insuliinirakkuloiden herkän säätymisen suhteen on ilman edellytyksiä. Samalla katoaa myös kyky kalsiumin jatkuvaan peruslinjan herisevän herkkään oskillointiin, josta sitten olisi helposti generoitavissa tarvittavan suuri määrä insuliinia ulos solusta jo alkufaasissa. Oskillointi on sammunut tyypin 2 diabeteksessa ja inositolikirjoperäinen energeettinen järjestelmä lakoo muissakin soluissa kuin vain betasoluissa.
Tässä on kommentoitu vain murto-osa tätä hyvää väitöskirjaa. Inositolijärjestelmän energiasta on kirjassa laajemminkin.
Inositolia ei muodostu muuten kehossa, vaan se syödään ravinnossa : Sitä voi solu sitten rikastaa fosfoinositoliksi PI ja PIP ja PIP2 PIP3 muodoiksi tai vapauttaa erilaisiksi fosfaateiksi PIP2 lähteestä käsin, kuten IP3 muodoksi ja sitten taas hajoittaa IMP monofosfaatiksi ja myo- inositoliksi, josta sitten on vaara menettää se, ellei se ala rikastua uudestaan PI suuntaan. Terve keho pystyy rikastamaan signaalivälittäjästä, IP3 muodosta IP4, IP5, IP6, IP7 ja IP8 muotoja, joista kaksi jälkimmäistä ovat niitä pyrofosfaattimuotoja IPP-lajeja. Ihmiskeho käyttää tähän lähinnä vain myo-inositoli-isomeeripohjalle tehtyä koneistoa . Muut isomeerit ovat todennäköisesti modulaattoreita.
Lysosmi käsittelee pyrofosfaattimuotoa.
14.11.2008 20:03
LÄHDE: ZHANG WEI ( 2004 STH) Studies on proteins Involved in the Molecular regulation of Insulin Exocytosis
http://diabetolognytt.se/detta_nummer01-2005/artikel26.html
Tämä väitöskirja kohdistuu insuliinin eritykseen tyypi II diabeteksessa. Tutkimuksella halutaan löytää parempia keinoja insuliinin erityksen tehostamiseen jolloin 2-tyypin diabeteksen hoito täsmentyisi.Työssä tutkittiin exosytoottisten proteiinien ilmenemistä insuliinia produsoivissa beeta-soluissa ja niiden säätelevää osuutta insuliinin exosytoosissa.
AVAINSANOJA:
Geeni: Munc-132 mammalian homologue of C-elegans unc-18 gene
Entsyymin PI domeeni: phosphotyrosine interaction domain
PI kinaasilajit :
PI-4K, PI 4-kinaasi, fhosphatidyl-inositol 4 –kinase
PI-5K, PI 5 –kinase, phosphatidyl-inositol 5-kinase
PI fosfoinositidilajit:
PIP- laji, PI(4)P phosphatidylinositol 4-phosphate
PIP2-laji, PI(4,5)P2 phosphatidyl inositol 4,5- biphosphate
IPx laji, inositolipolyfosfaattilajit:
IP3-laji, I-(1,4,5)P3, Inositol1,4,5-triphosphate
Soluentsyymi:
PKA proteinkinase A
Kun syntyy eritettäviä aineita kuten insuliinia tai hermonvälittäjäaineita solun peptiditehtaassa, endoplasmisessa reticulumissa (ER), ne kulkeutuvat vesikkeleiss(rakkuloissa) eteenpäin prosessoituen ja lopulta tarvittaessa siirtyvät myös ulos solusta.
Sekä neuroni että endokriinisolu ovat elektrisesti aktiiveja ja niissä on synaptisia/ small clear rakkuloita, pieniä kirkkaita vesikkeleitä (SV)
sekä suuria tiivistumaisia vesikkeleitä, large dense-core vesicles (LDCV).
SV rakkulat sisältävät klassisia neurotransmittoriaineita.
LDCV rakkulat sisältävät neuropeptidejä, biogeenisiä amineja, hormoneja, usein lisäksi yhdessä klassisten välittäjäaineitten kanssa.
Sekä neurotransmittereita että hormoneja vapauttaa tietyt signaalit.
Evoluutionaalista yhtenevyyttä on kaikkien rakkuloitten siinä tavassa, millä ne suorittavat laituroitumisen (docking) solunkalvoon ja sulautumisen eli fuusion päästäkseen ulos (exosytosis). Voidaan olettaa, että samat proteiinit, jotka osallistuvat rakkuloitten säätöön hermonvälittäjäaineitten yhteydessä ovat toiminnassa myös endokrinologisella puolella.
Rakkulan sisällön, hormonin tai hermovälittäjäaineen vapauttaminen on erittäin tarkasti säädelty tapahtuma.. Eritysrakkula kulkeutuu ensin kohtaan, mistä sitten exosytoosi tulee jatkossa tapahtumaan. Sitten tapahtuu asettuminen plasmakalvoon. Tämä on se alkukontakti rakkulan ja plasmakalvon kesken. ”Laituroitunut” rakkula käy läpi priming tapahtuman, kypsymisen, jossa niille tulee kalsiumin esiinliipaisema kyky fuusioon. Lopulta rakkula sulautuu täysin plasmakalvoon, jolloin sisältö vapautuu solun ulkopuolelle. Siis rakkulapallo kuin paikkaa lopuksi itsellään sen aukon, minkä se ensin oli plasmakalvoon tehnyt päästäessään sisällön ulos.
Laituroitumisprosessi ja laiturina toimiva kohta solukalvoa:
Kalvosta ulottuu kuin ”laiturina” pitkiä proteiiniulokkeita solulimaan päin, josta rakkula on tulossa. Niitä kutsutaan termillä exocyst tai Sec6/8 complex. Jos geenissä, joka niitä tuottaa on mutaatio, saattaa rakkulat vain kertyä soluun. Tämä exocyst-proteiinijoukko on konservatiivinen imettävillä eläimillä ja esiintyy yleisesti luomakunnassa.
Miten tämä exokystin proteiinijoukko sitten rekrytoidaan paikoilleen oikeaan exosytoosikohtaan ? Se tapahtuu vuorovaikutuksessa aktiiniin (1997). Exocyst säädellään pienillä GTPaasientsyymeillä (Rab-perheen jäsenillä) Rab inaktivoituu, kun sitoutuu GDP:hen ja jos GTP asettuu GDP:n tilalle, Rab puolestaan aktivoituu. Tämä sykli Rab-proteiinien inaktiivin ja aktiivin vaiheen välillä säätelee docking-järjestelmän proteiinien rekrytointia, exocyst-proteiinijoukon asettumista paikalleen exosytoosikohtaan. Rab jäsenet sijoittautuvat intrasellulaarisiin kalvo-osastoihin. Rab3 ilmentyy erityisen säädellysti sekretorisissa soluissa, kuten beeta-soluissa. Se kontrolloi synaptisten rakkuloitten rekrytoimista ja niitten fuusiota plasmamembraaniin exosytoosin aikana.
KOE-ELÄIN HIIRI
Jokaisessa hiiren beeta-solussa on 10000-13000 insuliinia sisältävää rakkulaa.(2002). Ne kuuluvat kahteen eri rakkularyhmään toiminnallisesti. Vain 0,5 %, noin 50 rakkulaa, kuuluu heti vapautuviin rakkuloihin RRP (Readily Releasable Pool).
Suurin osa laituroituvista rakkuloista kuuluu reserviryhmään, RP (Reserve Pool), jota täytyy kemiallisesti modifioida tai vielä fysikaalisesti translokoida ennenkuin ne ovat niitä “heti- valmiina- vapautettavaksi “ solusta ulos. ( Ämmälä et al 1993).
GLUKOOSIN AIHEUTTAMA KAKSIFAASINEN INSULIININ ERITYS Heti kun verensokeri on noussut, havaitaan ohimenevä insuliinin erityksen stimuloituminen. Tämä vaihe vastaa niitten RRP-rakkuloitten vapautumista. Tämä vaihe kestää 10 minuuttia.
Ensimmäistä vaihetta seuraa ASTEITTAIN esiin kehkeytyvä toinen vaihe (Daniel et al 1999) . Se heijastaa aikatekijästä, kalsiumjonista ja ATP:sta riippuvaista RP-eli reservirakkuloiten mobilisoitumista. Tätä prosessia sanotaan priming-prosessiksi.
Jos insuliinivasteen on herättänyt stimulus, joka ei ole metabolinen, havaitaan vain se I-vaihe. II vaihe taas on energiaa vaativa.
Tyypi2-diabetekselle on ominaista, että insuliinin erityksen ykkösvaihe puuttuu selektiivisesti. Sama tilanne on silloin, kun paastosokerit ovat korkeat.
Kun rakkulat ovat laituroituneet plasmakalvoon, alkaa kalvon energeettisen fosfatidylinositolikaskadin (PI-kaskadin) suorittamat modifikaatiot kalvojärjestelmän mukauttamisessa tapahtumaan, fuusioon ja jälkisulkemiseen. Tämä asia vaatii ATP:ta ja magnesiumia. Mg++ kuten myös inositolista kehkeytyneita fosfolipidejä (PI sarjaa) ja järjestelmän entsyymeitä. Lepäävissä soluissa on plasmakalvossa PIP2 eli PI(4,5)P2. Kun rakkulassa tapahtuu ”priming” tarkennus, siinä syntetisoituu korkeita PI(4,5)P2 pitoisuuksia. On havaittu ,että tässä synteesissä on heikkoutta diabeettisilla koe-eläimillä. PI(4,5)P2 muodon täsmäkehkeytyminen on tärkeä ja edellytys terveelle insuliinin signaloinnille.
(Tämä II-vaihe tarvitsee myo-inositolista kehkeytyvän oikean lipositolisarjan mI, PI, PIP, PIP2 ja tarkan IP3 muodon).
KOMMENTTI:
Diabeettisessa aineenvaihdunnassa on siis myo-inositolin suhteen hankaluuksia: Tämä mielestäni voi johtua myoinositoli-isomeerin ja magnesiumin relatiivisesta puutteesta, joita valuu kehosta pois glukosurian mukana, Joten diabeetikolle on tärkeä välttää glukosuriaa. ja tarkentaa dieettinsä ja lääkityksensä niin, että näitä aineita ei huuhtoudu kehosta.
RAVINTOLÄHTEITTEN TARKISTUS
Inositolia ja magnesiumia saa molempia fytiinipitoisista lähteistä, kuten viljasta, täysjyvistä, myslistä, palkokasveista, pähkinöistä, soijasta, sesamista ym siemenistä, jotka muutenkin ovat matalalykemisiä ja diabeteksessa soveltuvia ruokia. Läpivuorokautinen vahvasäätöinen diabetesdieetti on olennainen tekijä kautta vuosien. Haittana korkeaglykemisestä dieetistä, missä verensokeri heti nousee huimaksi, syötyä, on munuaiskynnyksen vikuuntuminen ja samalla pääsee magnesiumia ja inositolia yhä enemmän virtsaan, jolloin koko hieno järjestelmä insuliinirakkuloiden herkän säätymisen suhteen on ilman edellytyksiä. Samalla katoaa myös kyky kalsiumin jatkuvaan peruslinjan herisevän herkkään oskillointiin, josta sitten olisi helposti generoitavissa tarvittavan suuri määrä insuliinia ulos solusta jo alkufaasissa. Oskillointi on sammunut tyypin 2 diabeteksessa ja inositolikirjoperäinen energeettinen järjestelmä lakoo muissakin soluissa kuin vain betasoluissa.
Tässä on kommentoitu vain murto-osa tätä hyvää väitöskirjaa. Inositolijärjestelmän energiasta on kirjassa laajemminkin.
Inositolia ei muodostu muuten kehossa, vaan se syödään ravinnossa : Sitä voi solu sitten rikastaa fosfoinositoliksi PI ja PIP ja PIP2 PIP3 muodoiksi tai vapauttaa erilaisiksi fosfaateiksi PIP2 lähteestä käsin, kuten IP3 muodoksi ja sitten taas hajoittaa IMP monofosfaatiksi ja myo- inositoliksi, josta sitten on vaara menettää se, ellei se ala rikastua uudestaan PI suuntaan. Terve keho pystyy rikastamaan signaalivälittäjästä, IP3 muodosta IP4, IP5, IP6, IP7 ja IP8 muotoja, joista kaksi jälkimmäistä ovat niitä pyrofosfaattimuotoja IPP-lajeja. Ihmiskeho käyttää tähän lähinnä vain myo-inositoli-isomeeripohjalle tehtyä koneistoa . Muut isomeerit ovat todennäköisesti modulaattoreita.
Lysosmi käsittelee pyrofosfaattimuotoa.
14.11.2008 20:03
IP5PP , IP4(PP)2 ja seriini
Kanadalaiset ovat tehneet semiempiirisen kokeen, jossa on tapahtunut aivan uusi fosfaatin siirtoprosessi, mikä tosiaan panee ajattelemaan. Siirto tapahtui non-entsymaattisesti seriinissä olevaan-OH-ryhmään.
Seriinihän on sellainen surullisenkuuluisa aminohappo, jolla on paljon funktioita- mistä eri tautien alalta tiedetään eniten- ja joka toimii eräissä yhdisteissä solun vanhenemisen merkkinä. Kun PS-fosfatidyyliseriini ”menee ympäri” eli jättää normaaliasemansa solukalvon sisemällä domeenilla ja kellahtaa pintadomeeniin, solu antaa sillä vanhenemismerkin ja solu voidaan poimia pois solujoukosta ja tuhota.
Siis seriinin OH ryhmään voi liittyä tällainen rikastettu fosfaatti"itsestään", ilman entsyymiä. Toisaalta rikastettua IPP fosfaattia ei ole, ellei solulla ole jonkin verran ainakin ATP:ta ja hyvää energiaa, joten asia voi olla fysiologinen, tosin ei tiedossa aiemmin.
LÄHDE:
Hand CE, Honek JF.
Phosphate transfer from inositol pyrophosphates InsP5PP and InsP4(PP)2: a semi-empirical investigation. Bioorg Med Chem Lett. 2007 Jan 1;17(1):183-8. Epub 2006 Oct 10.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17045478
Inositolipyrofosfaateista(IPP) siirtyy ilman entsyymiä fosfaattiryhmä seriinitähteeseen jossain proteiinissa. Tutkijat ottivat selvää, mitä tämä vaikutti IPP rakenteeseen ja yleisvaraukseen fosfaatin siirtäjän termodynamiikassa .
Kommentti: Itse asiassa on tämäkin pidettävä mielessä. Olen ainakin itse sitä mieltä, että inositolifosfaattiverkosto antaa kaikenlaista aggrekaatia helposti, jos asiat menevät hienoilta raiteiltaan pois, mutta seriinin osuus näissä solun sisäpuolen alkutapahtumissa on ehkä jonkinlaista kaksiteräistä miekkaa ja mahdollista myös aggrekaatin uusankkuria luovaksi alkumomentiksi. Toisaalta PS liike solupintaan ei ole alkumomentti vaan seuraamus solun vanhenemisesta. Pitäisikö IPP molekylit esim PS- molekyyliä "nuorena" jostain seriini-tähteestä käsin. En tiedä.
Seriinihän on sellainen surullisenkuuluisa aminohappo, jolla on paljon funktioita- mistä eri tautien alalta tiedetään eniten- ja joka toimii eräissä yhdisteissä solun vanhenemisen merkkinä. Kun PS-fosfatidyyliseriini ”menee ympäri” eli jättää normaaliasemansa solukalvon sisemällä domeenilla ja kellahtaa pintadomeeniin, solu antaa sillä vanhenemismerkin ja solu voidaan poimia pois solujoukosta ja tuhota.
Siis seriinin OH ryhmään voi liittyä tällainen rikastettu fosfaatti"itsestään", ilman entsyymiä. Toisaalta rikastettua IPP fosfaattia ei ole, ellei solulla ole jonkin verran ainakin ATP:ta ja hyvää energiaa, joten asia voi olla fysiologinen, tosin ei tiedossa aiemmin.
LÄHDE:
Hand CE, Honek JF.
Phosphate transfer from inositol pyrophosphates InsP5PP and InsP4(PP)2: a semi-empirical investigation. Bioorg Med Chem Lett. 2007 Jan 1;17(1):183-8. Epub 2006 Oct 10.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17045478
Inositolipyrofosfaateista(IPP) siirtyy ilman entsyymiä fosfaattiryhmä seriinitähteeseen jossain proteiinissa. Tutkijat ottivat selvää, mitä tämä vaikutti IPP rakenteeseen ja yleisvaraukseen fosfaatin siirtäjän termodynamiikassa .
Kommentti: Itse asiassa on tämäkin pidettävä mielessä. Olen ainakin itse sitä mieltä, että inositolifosfaattiverkosto antaa kaikenlaista aggrekaatia helposti, jos asiat menevät hienoilta raiteiltaan pois, mutta seriinin osuus näissä solun sisäpuolen alkutapahtumissa on ehkä jonkinlaista kaksiteräistä miekkaa ja mahdollista myös aggrekaatin uusankkuria luovaksi alkumomentiksi. Toisaalta PS liike solupintaan ei ole alkumomentti vaan seuraamus solun vanhenemisesta. Pitäisikö IPP molekylit esim PS- molekyyliä "nuorena" jostain seriini-tähteestä käsin. En tiedä.
Insulinomimeetit inositoli-isomeerit
Inositoli-isomeerit ja glukoosin soluunotto
Tämä viime vuoden artikkeli valaisee, miten tärkeää ihmisen on olla aika luonnollinen ravintonsa suhteen, sillä tavallinen monipuolinen sekaravinto tarjoaa monipuolisia molekyylejä kaikenkirjavissa kirjoissa, isomeereissä enantiomeereissä jne jne mitä taas datorinen järki ei pysty meidän aikanammekaan selvittämään. Liiallisesti ihmisjärjen mukaisesti koottu avaruuseväs ei ole se paras ihmisruoka planeetallamme. Sitä paitsi liika steriiliyskään ei ole hyväksi, vaan tietty mikrobiaalisuus lisää isomeerirunsautta ravintomolekyyleihin, mutta ei sen takia pidä ajatella että pitäisi syödä varsinaisesti bakteereita tai muita mikrobeja, vaan yhdeltä osalta normaalisuolistofloora, jossa on 400-500 eri lajia, vastaa joistain mitä ihminen ei omalla metaboliallaan pysty muuntamaan. Osaltaan ravinnon laitto, fermentaatio, leipominen ym on edullisia seikkoja, koska ei tiedetä niin paljon ihmisen vajaudesta käsitellä omaa energiaa, ruokaa. Varmaan probiootit ja prebiootit ovat edullisia monella tavalla, jo varsinaisessa elintarvikkeessa ollessaan.
Tässä on yksi hyvä esimerkki viime vuodelta agrobiotieteen alueelta ja sytoteknologiasta Japanista. NNR2004 korosti turvaltekijänä monipuolisuutta ravinnon valinnassa, monenlaisten vihannesten, hedelmien , marjojen, palkohedelmien ja jyvätuotteiden tärkeyttä kuidun ja ravinteiden lähteenä ja suuren antioksidantti ja fytokemikaalimolekyylijoukon lähteenä. Fytiinin oma osuus on edelleen määrittämätön. Keho käyttää reiteissään myo-inositolimuotoa, mutta myo-inositoli-isomeerin suoranainen anto ei ole mikään ratkaisu mihinkään inositoliaineenvaihdunnan ongelmaan.
LÄHDE
Yap A, Nishiumi S, Yoshida K, Ashida H.
Rat L6 myotubes as an in vitro model system to study GLUT4-dependent glucose uptake stimulated by inositol derivatives. Cytotechnology. 2007 Dec;55(2-3):103-8. Epub 2007 Oct 31.
Suomennosta. On kuvattu, miten eräät inositolijohdannaiset ovat avuksi insuliinin glukoosinottokykyä stimuloivana seikkana lihasoluissa (koe-eläimellä). Nyt tutkijat ottivat kahdeksan inositoli-isomeeriä testattavaksi ja koemateriaalina käytettiin koe-eläinperäistä myotubulusjärjestelmää koeputkessa.
Inositoli-isomeerit olivat seuraavat: allo-inositoli, D-chiro-inositoli, L: -chiro-inositoli, epi-inositoli, muco-inositoli, myo-inositoli, scyllo-inositoli ja D-pinitol.
Yli yhden millimoolin pitoisuuksissa (> 1 mmol) kaikki seitsemän isomeeriä paitsi ei myoinositoli, kykenivät stimuloimaan solun glukoosin ottoa ( Sehän kilpailee soluun pääsystä glukoosn kanssa).
Näistä vielä seuraavat jo 0.1 millimoolin pitoisuudessa indusoivat glukoosin soluunottoa: D-chiro-inositoli, epi-inositoli, L-chiro-inositoli, ja muco-inositoli.Tämä viittasi, että niillä oli insulinomimeettinen vaikutus ( insuliinin tapainen vaikutus).
Mitä ne tekivät molekyylitasossa? Immunologisin menetelmin pystyttiin havaitsemaan, että ainakin D-chiro-inositoli, L-chiro-inositoli, epi-inositoli, muco-inositoli ja D-pinitol pystyivät aiheuttamaan sokerinsiirtäjämolekyylin GLUT4 linksahtamisen, translokaation, plasmamebraanin. Tämä ei ollut tapahtunut ainoastaan näissä myotubuluksissa, vaan koe-eläimen lihaksessa myös .Tulokset viittaavat siihen, että myotubulukset pystyvät tunnistamaan erilaisia inositoli-isomeerejä, joilla on insuliinin kaltainen vaikutus lihassoluun siitä riippuen, miten ne aiheuttavat GLUT4 molekyylin translokoitumista.
14.11.2008 13:38
Tämä viime vuoden artikkeli valaisee, miten tärkeää ihmisen on olla aika luonnollinen ravintonsa suhteen, sillä tavallinen monipuolinen sekaravinto tarjoaa monipuolisia molekyylejä kaikenkirjavissa kirjoissa, isomeereissä enantiomeereissä jne jne mitä taas datorinen järki ei pysty meidän aikanammekaan selvittämään. Liiallisesti ihmisjärjen mukaisesti koottu avaruuseväs ei ole se paras ihmisruoka planeetallamme. Sitä paitsi liika steriiliyskään ei ole hyväksi, vaan tietty mikrobiaalisuus lisää isomeerirunsautta ravintomolekyyleihin, mutta ei sen takia pidä ajatella että pitäisi syödä varsinaisesti bakteereita tai muita mikrobeja, vaan yhdeltä osalta normaalisuolistofloora, jossa on 400-500 eri lajia, vastaa joistain mitä ihminen ei omalla metaboliallaan pysty muuntamaan. Osaltaan ravinnon laitto, fermentaatio, leipominen ym on edullisia seikkoja, koska ei tiedetä niin paljon ihmisen vajaudesta käsitellä omaa energiaa, ruokaa. Varmaan probiootit ja prebiootit ovat edullisia monella tavalla, jo varsinaisessa elintarvikkeessa ollessaan.
Tässä on yksi hyvä esimerkki viime vuodelta agrobiotieteen alueelta ja sytoteknologiasta Japanista. NNR2004 korosti turvaltekijänä monipuolisuutta ravinnon valinnassa, monenlaisten vihannesten, hedelmien , marjojen, palkohedelmien ja jyvätuotteiden tärkeyttä kuidun ja ravinteiden lähteenä ja suuren antioksidantti ja fytokemikaalimolekyylijoukon lähteenä. Fytiinin oma osuus on edelleen määrittämätön. Keho käyttää reiteissään myo-inositolimuotoa, mutta myo-inositoli-isomeerin suoranainen anto ei ole mikään ratkaisu mihinkään inositoliaineenvaihdunnan ongelmaan.
LÄHDE
Yap A, Nishiumi S, Yoshida K, Ashida H.
Rat L6 myotubes as an in vitro model system to study GLUT4-dependent glucose uptake stimulated by inositol derivatives. Cytotechnology. 2007 Dec;55(2-3):103-8. Epub 2007 Oct 31.
Suomennosta. On kuvattu, miten eräät inositolijohdannaiset ovat avuksi insuliinin glukoosinottokykyä stimuloivana seikkana lihasoluissa (koe-eläimellä). Nyt tutkijat ottivat kahdeksan inositoli-isomeeriä testattavaksi ja koemateriaalina käytettiin koe-eläinperäistä myotubulusjärjestelmää koeputkessa.
Inositoli-isomeerit olivat seuraavat: allo-inositoli, D-chiro-inositoli, L: -chiro-inositoli, epi-inositoli, muco-inositoli, myo-inositoli, scyllo-inositoli ja D-pinitol.
Yli yhden millimoolin pitoisuuksissa (> 1 mmol) kaikki seitsemän isomeeriä paitsi ei myoinositoli, kykenivät stimuloimaan solun glukoosin ottoa ( Sehän kilpailee soluun pääsystä glukoosn kanssa).
Näistä vielä seuraavat jo 0.1 millimoolin pitoisuudessa indusoivat glukoosin soluunottoa: D-chiro-inositoli, epi-inositoli, L-chiro-inositoli, ja muco-inositoli.Tämä viittasi, että niillä oli insulinomimeettinen vaikutus ( insuliinin tapainen vaikutus).
Mitä ne tekivät molekyylitasossa? Immunologisin menetelmin pystyttiin havaitsemaan, että ainakin D-chiro-inositoli, L-chiro-inositoli, epi-inositoli, muco-inositoli ja D-pinitol pystyivät aiheuttamaan sokerinsiirtäjämolekyylin GLUT4 linksahtamisen, translokaation, plasmamebraanin. Tämä ei ollut tapahtunut ainoastaan näissä myotubuluksissa, vaan koe-eläimen lihaksessa myös .Tulokset viittaavat siihen, että myotubulukset pystyvät tunnistamaan erilaisia inositoli-isomeerejä, joilla on insuliinin kaltainen vaikutus lihassoluun siitä riippuen, miten ne aiheuttavat GLUT4 molekyylin translokoitumista.
14.11.2008 13:38
Inositolipolyfosfaatit, geenisäätö, DNA ja RNA
Inositolipolyfosfaatit ja geeniexpression säätyminen
LÄHDE:
Alcázar-Román AR, Wente SR.
Inositol polyphosphates: a new frontier for regulating gene expression. Chromosoma. 2008 Feb;117(1):1-13. Epub 2007 Oct 18.
Suomennos: Vahvasti fosforyloidut liukoiset inositidit ovat kasvava perhe mahdollisia eukaryootteja sekundäärilähettiaineita. (Ei niin, etteivätkö ne olisi toimineet jo monta miljoona vuotta, mutta nyt niitä on havaittu. Inositolijohdannaisten havainnointi tekniikka on hyvin vaikeaa ja vasta nykyaikana se on tullut mahdolliseksi).
Mono- ja pyrofosforyloitujen inositidien(IPx, IPP) erittäin laajan kirjon kehkeyttämismekanismeja on alettu selvittää ja niihin kuuluu sarja konservoituja lipaaseja, kinaaseja ja fosfataaseja. Koska usea inositolikinaaseista (IPK) ja fosfolipaasi C (PLC) pystyvät pääsemaan tumaan, on alettu olettaa, että inositideilla on tumanfunktioissa osuuksia.
Tämän hypoteesin tueksi onkin jo olemassa runsaita tutkimuksia, joissa selvitellään sellaisia proteiinikoneistoja, joita nämä inositidit moduloivat ja niin on havaittu niille tuman fysiologiassa aivan spesifisiä rooleja.
Tässä työssä tutkijat kohdistuvat erääseen uuteen paradigmaan, josta he tekevät katsauksen. Tässä uudessa geeniexpression säätöä koskevassa paradigmassa oletetaan inositidien eri isomeerien säätelevän eräitä tarkasti erotettavissa olevia geeniexpression vaiheita. He ottavat keskustelun kohteeksi sellaisia löytöjä kuin inositolipolyfosfaatin (IPx) säätelemän geeniexpression sen eri tasoissa kuten transkription tasolla , kromatiinin uudelleen muovautumisessa, mRNA-editoitumisessa ja mRNA:n tumasta uloskuljetuksessa.
Äskettäiset, inositolia sitovista proteiineista tehdyt rakenteelliset selvitykset viittaavat siihen, että inositidit moduloivat proteiinien funktioita aivan välttämättöminä (essentiaalisina) rakenteellisina co-faktoreina, triggeröivät allosteereja tai indusoivat tiettyjä struktuurinmuutoksia ja ohjaavat antagonistisia kompetitiivisia tekijöitä toisille inositidiligandeille.
Tutkijat olettavat, että solu suorittaa laajasti paikallista liukoisten inositolipolyfosfaattien(IPx- lajien) ja inositolipyrofosfaattien (IPP-lajien) tuottoa ( kuin resurssina) , jotta se pystyisi ohjelmoimaan ratkaisevia ja nopeita signalointitapahtumia. Nämä oivallukset myös valaisevat sitäkin, kuinka extrasellulaariset stímulukset saattaisivat uskolliseti triggeröidä oikean synkronisoitumisen geeni-expression askelten kesken ja koordinoida tumavasteita solun miljöön muutoksiin.
LÄHDE:
Alcázar-Román AR, Wente SR.
Inositol polyphosphates: a new frontier for regulating gene expression. Chromosoma. 2008 Feb;117(1):1-13. Epub 2007 Oct 18.
Suomennos: Vahvasti fosforyloidut liukoiset inositidit ovat kasvava perhe mahdollisia eukaryootteja sekundäärilähettiaineita. (Ei niin, etteivätkö ne olisi toimineet jo monta miljoona vuotta, mutta nyt niitä on havaittu. Inositolijohdannaisten havainnointi tekniikka on hyvin vaikeaa ja vasta nykyaikana se on tullut mahdolliseksi).
Mono- ja pyrofosforyloitujen inositidien(IPx, IPP) erittäin laajan kirjon kehkeyttämismekanismeja on alettu selvittää ja niihin kuuluu sarja konservoituja lipaaseja, kinaaseja ja fosfataaseja. Koska usea inositolikinaaseista (IPK) ja fosfolipaasi C (PLC) pystyvät pääsemaan tumaan, on alettu olettaa, että inositideilla on tumanfunktioissa osuuksia.
Tämän hypoteesin tueksi onkin jo olemassa runsaita tutkimuksia, joissa selvitellään sellaisia proteiinikoneistoja, joita nämä inositidit moduloivat ja niin on havaittu niille tuman fysiologiassa aivan spesifisiä rooleja.
Tässä työssä tutkijat kohdistuvat erääseen uuteen paradigmaan, josta he tekevät katsauksen. Tässä uudessa geeniexpression säätöä koskevassa paradigmassa oletetaan inositidien eri isomeerien säätelevän eräitä tarkasti erotettavissa olevia geeniexpression vaiheita. He ottavat keskustelun kohteeksi sellaisia löytöjä kuin inositolipolyfosfaatin (IPx) säätelemän geeniexpression sen eri tasoissa kuten transkription tasolla , kromatiinin uudelleen muovautumisessa, mRNA-editoitumisessa ja mRNA:n tumasta uloskuljetuksessa.
Äskettäiset, inositolia sitovista proteiineista tehdyt rakenteelliset selvitykset viittaavat siihen, että inositidit moduloivat proteiinien funktioita aivan välttämättöminä (essentiaalisina) rakenteellisina co-faktoreina, triggeröivät allosteereja tai indusoivat tiettyjä struktuurinmuutoksia ja ohjaavat antagonistisia kompetitiivisia tekijöitä toisille inositidiligandeille.
Tutkijat olettavat, että solu suorittaa laajasti paikallista liukoisten inositolipolyfosfaattien(IPx- lajien) ja inositolipyrofosfaattien (IPP-lajien) tuottoa ( kuin resurssina) , jotta se pystyisi ohjelmoimaan ratkaisevia ja nopeita signalointitapahtumia. Nämä oivallukset myös valaisevat sitäkin, kuinka extrasellulaariset stímulukset saattaisivat uskolliseti triggeröidä oikean synkronisoitumisen geeni-expression askelten kesken ja koordinoida tumavasteita solun miljöön muutoksiin.
Inositolipyrofosfaatit IPP. ja Insuliinin nopea eritys. IP6K1. Myös NCS-1 yhdessä IP4K:n kanssa vaikuttaa.jatkossa.
Myo-IP7 , kinaasi IP6K1 ja beeta-solun insuliinin eritys
Mikä kehossa tarvitsee inositolista juuri tätä pyrofosfaattimuotoa, IPP-lajia IP7
mikä on IP7 molekyylin kliininen merkitys?
(Tämä työ on Tukholman Karoliinisesta Instituutista ja antaa vastauksen).
Haiman tärkeiden beeta-solujen täydellinen exosyyttinen (nopeiden insuliinirakkuloiden eritys-) kyky vaatii juuri näitä IPP-lajeja
LÄHDE:
Illies C, Gromada J et al.
Requirement of inositol pyrophosphates for full exocytotic capacity in pancreatic beta cells.
Science. 2007 Nov 23;318(5854):1299-302. Rolf Luft Research Center for Diabetes and Endocrinology, Karolinska Institutet, SE-171 76, Stockholm, Sweden. Science. 2007 Nov 23;318(5854):1249-50.
Suomennosta.
Kun niitä oli yliexpressiossaan, stimuloitui insuliinijyvästen exosytoosi niistä granula-altaista, joissa oli heti vapautumiskykyistä insuliinia varastoituneena ( readily releasable pool) .
Jos applikoitiin ulkopuolelta IP7 pyrofosfaattimuotoa, niin annoksesta riippuvalla tavalla insuliinin exosytoosi nousi fysiologisissa rajoissa.
Tutkijat päättelivät, että entsyymejä IP6K1 ja IP6K2 esiintyy beeta-soluissa.
Jos tehtiin RNA-hiljennys(silencing) toiseen näistä (IP6K1) mutta ei toiseen kinaasiin (IP6K2), mitä tapahtui?
Insuliinin exosytoosi estyi, jolloin oletettiin, että endogeenisenä kinaasina on kriittinen juuri tuo IP6K1- entsyymimuoto.
Jos nyt beetasoluissa pidetään yllä korkeaa IP7 konsentraatiota, beetasolulla säilyy kyky äkilliseen ja nopeaan exosytoosiin ja tästä seuraten keholle salliutuu nopea insuliinin sopeuttaminen (ja verensokerin hienosäätö) vasteena lisääntyneisiin vaateisiin (veren glukoosin äkkinousujen taholta).
Maintenance of high concentrations of IP7 in the pancreatic beta cell may enhance the immediate exocytotic capacity and consequently allow rapid adjustment of insulin secretion in response to increased demand.
Mikä kehossa tarvitsee inositolista juuri tätä pyrofosfaattimuotoa, IPP-lajia IP7
mikä on IP7 molekyylin kliininen merkitys?
(Tämä työ on Tukholman Karoliinisesta Instituutista ja antaa vastauksen).
Haiman tärkeiden beeta-solujen täydellinen exosyyttinen (nopeiden insuliinirakkuloiden eritys-) kyky vaatii juuri näitä IPP-lajeja
LÄHDE:
Illies C, Gromada J et al.
Requirement of inositol pyrophosphates for full exocytotic capacity in pancreatic beta cells.
Science. 2007 Nov 23;318(5854):1299-302. Rolf Luft Research Center for Diabetes and Endocrinology, Karolinska Institutet, SE-171 76, Stockholm, Sweden. Science. 2007 Nov 23;318(5854):1249-50.
Suomennosta.
- Inositolipyrofosfaatit (IPP lajit) alettiin tunnistaa sellaisina soluprosessien komponentteina, jotka pystyvät säätelemään eriterakkuloitten kulkemisia, telomeerin pituutta ja apoptoosia. Tutkijat tekivät huomion, että haiman beeta-soluissa pidettiin yllä korkea basaalipitoisuus tälle IP7 molekyylilajille, joka on nimeltään pyrofosfaatti-difosfoinositoli-penta-kis-fosfaatti . Sitä voidaan merkata InsP7 tai Ins5P-PP tai IP5-PP)- siinä siis myoinositoliin on ympätty 7 fosfaattia.
Kun niitä oli yliexpressiossaan, stimuloitui insuliinijyvästen exosytoosi niistä granula-altaista, joissa oli heti vapautumiskykyistä insuliinia varastoituneena ( readily releasable pool) .
Jos applikoitiin ulkopuolelta IP7 pyrofosfaattimuotoa, niin annoksesta riippuvalla tavalla insuliinin exosytoosi nousi fysiologisissa rajoissa.
Tutkijat päättelivät, että entsyymejä IP6K1 ja IP6K2 esiintyy beeta-soluissa.
Jos tehtiin RNA-hiljennys(silencing) toiseen näistä (IP6K1) mutta ei toiseen kinaasiin (IP6K2), mitä tapahtui?
Insuliinin exosytoosi estyi, jolloin oletettiin, että endogeenisenä kinaasina on kriittinen juuri tuo IP6K1- entsyymimuoto.
Jos nyt beetasoluissa pidetään yllä korkeaa IP7 konsentraatiota, beetasolulla säilyy kyky äkilliseen ja nopeaan exosytoosiin ja tästä seuraten keholle salliutuu nopea insuliinin sopeuttaminen (ja verensokerin hienosäätö) vasteena lisääntyneisiin vaateisiin (veren glukoosin äkkinousujen taholta).
Maintenance of high concentrations of IP7 in the pancreatic beta cell may enhance the immediate exocytotic capacity and consequently allow rapid adjustment of insulin secretion in response to increased demand.
- MYÖS IP4K mainitaan insuliinin exosytoosin takana muta vaikutus ei ole yhtä suora kuin edellä.
- http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16014415
- Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Jul 19;102(29):10303-8. Epub 2005 Jul 12.
Neuronal calcium sensor-1 potentiates glucose-dependent exocytosis in pancreatic beta cells through activation of phosphatidylinositol 4-kinase beta.Gromada J1, Bark C, Smidt K, Efanov AM, Janson J, Mandic SA, Webb DL, Zhang W, Meister B, Jeromin A, Berggren PO.Suomennosta abstraktista- Sytosolisella vapaalla kalsiumjonilla on tärkeää osuutta siinä molekulaarisessa mekanismissa, joka johtaa säädeltyyn insuliinineritykseen haiman beetasoluista.Tähän prosessiin on todettu osallistuvan useita kalsiumia sitovia proteiineja
Cytosolic free Ca2+ plays an important role in the molecular mechanisms leading to regulated insulin secretion by the pancreatic beta cell. A number of Ca2+-binding proteins have been implicated in this process.
- Tässä määritellään, mikä osuus on kalsiumia sitovalla neuronaalisella kalsiumjonisensorilla NCS-1 insuliinin erityksessä. . Pankreaan beetasoluissa NCS-1 lisää insuliinin exosytoosia edistämällä sekretoristen rakkuloiden valmentautumista vapautumiseen ja lisäämällä sellaisten jyvästen lukumäärää, jotka sijoittautuvat heti vapautettavissa olevaan aitioon.
Here, we define the role of the Ca2+-binding protein neuronal Ca2+ sensor-1 (NCS-1) in insulin secretion. In pancreatic beta cells, NCS-1 increases exocytosis by promoting the priming of secretory granules for release and increasing the number of granules residing in the readily releasable pool.
- NCS-1 vaikutus exosytoosiin välittyy PI4Kbeeta entsyymiaktiivisuuden lisääntymisellä ja fosfoinositidien generoitumisella. Erityisesti kehittyy PI4P ja PI(4,5)P2 muotoja.
The effect of NCS-1 on exocytosis is mediated through an increase in phosphatidylinositol (PI) 4-kinase beta activity and the generation of phosphoinositides, specifically PI 4-phosphate and PI 4,5-bisphosphate.
- PI(4,5)P2 puolestaan kontrolloi exosytoosin sekretiovaihetta beetasolusta kalsiumjonivälitteisellä aktivaattoriproteiinilla
In turn, PI 4,5-bisphosphate controls exocytosis through the Ca2+-dependent activator protein for secretion present in beta cells.
- Nämä tutkimukset antavat näyttöä fosfoinositidisynteesin essentiellisyydestä glukoosin indusoimassa insuliininerityksessä haiman betasolusta.
- Tutkijat osoittivat myös, että NCS-1 ja sen alavirran kohdemolekyyli PI4Kbeeta ovat kriittiset osatekijät tässä prosessissa, koska niillä on kyky säädellä sekretoristen jyvästen asianmukaista vapautumista.
Päivitys 26.7. 2014
Mainittakoon vielä että tämä NCS-1-PI4K kompleksi on myös tunnettu neuronista NP, neuropotentiaattorikompleksina ja vaikuttaa noradrenaliinin ja glutamaatin sekretioon. neuroniterminaalista. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15659215
Päivitys 6.2. 2015
Myo-inositoli, IP(8) ja tumajyvänen
Nucleolus and Myo-inositol derivata IP4(PP)2 or IP(8).
November 14th, 2008 Lea Bright Posted in Medic | Comments Off Edit |
TUMAJYVÄNEN NUKLEOLUS omaa aukkoaktiivisuuden osmoottisen säätelyjärjestelmän, mikä kontrolloi spatiaalista dynamiikkaa ja nukleoliinin funktiota.
LÄHDE: Yang L, Reece JM, Cho J, Bortner CD, Shears SB. The nucleolus exhibits an osmotically regulated gatekeeping activity that controls the spatial dynamics and functions of nucleolin. J Biol Chem. 2008 Apr 25;283(17):11823-31. Epub 2008 Feb 25 Inositol Signaling USA.
Tiedemiehet osoittivat, että fysiologisesti merkittävät rheologiset häiriöt osmoottisessa ympäristössä säätelevät rheostaattisesti niitä nukleoluksen aukkoja, jotka kontrolloivat spatiaalista dynamiikkaa ja nukleoliinin funktioita. Viljelysolut altistettiin osmoottisesti sorbitolille ja sitten tumansisäistä (intranukleolaarista) nukleoliinin jakaantumaa monitoroitiin mikroskooppisesti.
Normaalisti NUKLEOLIINI sijaitsee nukleoluksen säikeisen ytimen sisimmässä osassa., missä se avustaa rDNA transkriptiota ja replikaatiota, mutta sorbitolivaikutuksesta siirtyi nukleoliini nukleoplasmaan, mutta se ei jakautunut siellä tasaisesti, vaan paikallisia korkeita pitoisuuksia akkumuloitui vyöhykkeinä ja ne sisälsivät eukromaattista (transkriptionaalisesti aktiivia) DNA.ta.
Myös INOSITOLIPYROFOSFAATIT ( IPP) vastasivat hyperosmoottiseen stressiin 30 minuutissa: bisdifosfoinositoli tetra-cis fosfate ( IP4(PP)2 ) eli IP(8) alkoi lisääntyä kuusinkertaiseksi ja sitä vastasi prekursoriaineen saman aikainen vähenemä ( tämä oli IP5-(PP), difosfo-penta-cis-fosfaatti.
Tällaiset aaltoilevat vaihtelut inositolipyrofosfaattien (IPPs) pitoisuuksissa on mielenkiintoista, koska aiempien koeputkessa saatujen tietojen mukaan ne säätelevät nukleoliinin fosforylaatiota uuden löydetyn kinaasin avulla; tämä kinaasi on riippumaton fosfotransferaasireaktiosta.- Se löydettiin vuonna 2004. ( Saiardi, A., Bhandari, A., Resnick, R., Cain, A., Snowman, A. M., and Snyder, S. H. (2004) Science 306, 2101-2105 ). Kuitenkin, jos puututtiin farmakologisesti inositolin pyrofosfaattien ainenvaihduntaan, havaittiin, että tuo kinaaasi ei ollut valvomassa osmoottisesti käynnistynyttä vaihdetta nukleoliinin biologisissa aktiivisuuksissa.torsdag 13 november 2008
Myo-inositoli ja keskushermosto CNS
INOSITOLIAINEENVAIHDUNNAN MOLEKYYLIT JA KESKUSHERMOSTO
LÄHDE: Stephen K. Fisher ,Novak, Bernard W. Agranoff. Inositol and higher inositol phosphates in neural tissues: homeostasis, metabolism and functional significance.
Mental Health Research Institute, and Departments of Pharmacology, and Biochemistry and Psychiatry, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA
Avainsanat. Affektiivinen häiriö ja sen hoito, difosfoinositoli poluyfosfaatit, inositoli hexa-cisfosfaatti, lithiumLi+, Na+, myo-inositolin kuljettaja, fytaatti.
affective disorder and treatment • diphosphoinositol polyphosphates • inositol hexakisphosphate • lithium • Na+ • myo-inositol transporter • phytate
INOSITOLIFOSFOLIPIDIT (PI) ja INOSITOLIFOSFAATIT (IPx) välittävät jo varmaksi osoitettuja funktioita signaalitransduktiossa ja aktiivin Calsium-jonin homeostaasissa (Ca++) keskushermostossa ja neuraalisissa kudoksissa. Nyt viime vuosina on herännyt kiinnostus vielä muistakin rooleista, mitä sekä MYO-INOSITOLILLA että sen vahvasti fosforyloiduilla muodoilla saattaa olla neuraalisessa funktiossa.
Tässä otsikon katsauksessa kerrotaan MYO-INOSITOLISTA kliinisesti relevanttina osmolyyttinä keskushermoston alueella ja sen hexa-cis-fosfaatti(IP6)- ja PYROFOSFAATTIJOHDANNAISISTA ( IPPs), jotka voivat omata osaa erilaisissa solufunktioissa kuten DNA:n korjaantuminen, RNA- rakenteen tumasta-uloskuljetus ja synaptisessa kalvossa tapahtuva liikennöinti.
13/11/2008 23:05
LÄHDE: Stephen K. Fisher ,Novak, Bernard W. Agranoff. Inositol and higher inositol phosphates in neural tissues: homeostasis, metabolism and functional significance.
Mental Health Research Institute, and Departments of Pharmacology, and Biochemistry and Psychiatry, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA
Avainsanat. Affektiivinen häiriö ja sen hoito, difosfoinositoli poluyfosfaatit, inositoli hexa-cisfosfaatti, lithiumLi+, Na+, myo-inositolin kuljettaja, fytaatti.
affective disorder and treatment • diphosphoinositol polyphosphates • inositol hexakisphosphate • lithium • Na+ • myo-inositol transporter • phytate
INOSITOLIFOSFOLIPIDIT (PI) ja INOSITOLIFOSFAATIT (IPx) välittävät jo varmaksi osoitettuja funktioita signaalitransduktiossa ja aktiivin Calsium-jonin homeostaasissa (Ca++) keskushermostossa ja neuraalisissa kudoksissa. Nyt viime vuosina on herännyt kiinnostus vielä muistakin rooleista, mitä sekä MYO-INOSITOLILLA että sen vahvasti fosforyloiduilla muodoilla saattaa olla neuraalisessa funktiossa.
Tässä otsikon katsauksessa kerrotaan MYO-INOSITOLISTA kliinisesti relevanttina osmolyyttinä keskushermoston alueella ja sen hexa-cis-fosfaatti(IP6)- ja PYROFOSFAATTIJOHDANNAISISTA ( IPPs), jotka voivat omata osaa erilaisissa solufunktioissa kuten DNA:n korjaantuminen, RNA- rakenteen tumasta-uloskuljetus ja synaptisessa kalvossa tapahtuva liikennöinti.
13/11/2008 23:05
Lipositolit ja solutuma
- LÄHDE: Bunce MW, Bergendahl K, Anderson RA.Nuclear PI4,5P2:a new place for an old signal. Biochim Biophys Acta. 2006 May-Jun;1761(5-6):560-9. Epub 2006 Mar 29.
- (Kommentti: Tuman alueella ei ole C3- fosforylointi mitenkään edullinen seikka).
Lipositolien (PI) tärkeys kalvokuljetuksessa
- LÄHDE: Simonsen A, Wurmser AE et al.The role of phosphoinositidies in membrane transport.Curr Opin Cell Biol. 2001 Aug;13(4):485-92.
Norjalaisten tutkijoitten havaitsemaa: Fosfoinositidit(PI) eli nuo lipositoliryhmän kalvomembraanimolekyylit toimivat kalvon sisäisinä signaaleina, jotka säätelevät solun sisäistä kalvoliikennettä. Joitain vuosia sitten fosfoinositidien(PI) havaittiin kohdentavan vaikuttajaproteiinien asettumista ja aktiviteettia. Näissä vaikuttajaproteiineissa oli tietty konsensus sekvenssimotiivi kuten FYVE, PH ja ENTH- domeenit.
(Kirjaimet ovat aminohappoja: F, fenylalaniini, Y, tyrosiini, V, valiini, E, glutamiinihappo, P, proliini, H, histamiini, N, asparagiini, T, threoniini)
Lisäksi havaittiin seuraavaa; Kalvoihin liittyneet fosfoinositidikinaasit(PKs) ja fosfataasit asettavat restriktioita, rajoittumia, näitten mainittujen vaikuttajien paikallistumiseen, mikä taas on kriittinen tekijä solujen eri kuljetusprosesseissa: klatriinivälitteisessä endosytoosissa, autofagiassa, fagosytoosissa, makropinosytoosissa ja biosynteettisissa kulkeutumisissa.
Lipositolit ja dopamiini
- LÄHDE J Neurochem. 1991 Jan;56(1):136-40.von Eyler G et A. Dopamine D2 receptors attenuate PI-4,5-P2 in synaptosomal membranes from rat neostriatum. KI, Sth.
- Jo 1991 on havaittu, että myös dopamiinierginen hermojärjestelmä kytkeytyy inositolifosfatidien biomolekyyleihin. Tutkijat käyttivät 32-P merkattua ATP:tä ja sillä rikastettuja molekyylejä PI-4P, PI-4,5P2 ja PA( fosfatidihappo) ja analysoivat näitä synaptisesta kalvosta neostriatum-kudoksesta. Sitten todettiin että dopamiini ( hermonvälittäjäaine) vähensi PI-4,5P2 pitoisuutta, mutta ei vaikuttanut PI-4P tai PA- molekyyleihin. Maksimaalinen vähenemä oli inkubaation alusta 30 min päästä. Dopamiinin aiheuttama PIP2 vähenemä oli blokeerattavissa D2-selektiivisellä antagonistilla (raclopride, mutta ei D1-selektiivisellä antagonistilla. Näistä löydöistä päätellen esiintyy synapsikalvon sisäinen Dopamiini D2-reseptorien kytkentä PI- turnover tapahtumaan ja samalla tämä voi selvittää joitain D2-reseptorin stimuloitumiseen liittyviä ilmiöitä.
Solun sisällä oleva myo-inositoli rakentuu fosfatidihapon (PA) ja energia-aineiden(CTP ym) ja entsyymien avulla fosfatidyyli-inositoliksi (PI). Sitä voidaan sanoa myös inositolifosfatidiksi tai fosfoinositidiksi tai fosfoinositoliksi.
Tämä edelleen entsymaattisesti rakentuu PIP -muotoon eri entsyymeillä, tässä mainittiin PI-4P.
Tämä edelleen rakentuu PIP2- muotoon ja tässä mainittiin tärkeä PI-4,5P2 muoto.
Joskus eräs PIP2 muoto rakentuu edelleen PIP3 muotoon, mutta siitä yleensä pilkkoutuu taaksepäin PIP- muotoon ja rikastuu uudestaan siihen PIP2-muotoon, josta voi pilkkoutua IP3, signaalivälittäjäaine. ( Entsyymi, joka asettaa fosfatiin 3C asemaan säätelee , tuleeko PIP3 vai ( ilman C3 aseman fosfaattia oleva tärkeä ) PIP2 muoto suoraan
Kun ylläolevassa tutkimuksessa sanottiin, että dopamiinivaikutuksesta PIP2 väheni, se tarkoitti, että sitä pilkkoutui IP3 muotoa( signaalivälittäjää) ja DAG-molekyylikiä samalla.
DAG voi edelleen rikastua takaisin PI muotoon.
Mutta se voi myös pilkkoutua glyseroliksi, rasvahapoiksi ( esim. arakidonihapoksi).
Nämä aineenvaihdunnalliset tiet. joita fosfoinositidi-järjestelmä käyttää, on keino niukoissa aineenvaihdunnallisissa olosuhteissa kehitellä melkoista energiaa ja kalsiumpitoisuuksia. Neuroni ei ole mikään hyvä aineenvaihdunnaltaan, mutta tämä PI järjestelmä on sofistinen, kun se on hyvässä kunnossa. Sitä käytetään aina kompromittoiduissa kudoksissa, kuten haiman harmaat saarekkeet ja harmaat aivosolut.
Inositolijärjestelmä myös sensitiivisesti tuntee kehon sokeritasapainon ja inositolit kilpailevat glukoosin kanssa soluun pääsystä. Tämä viittaisi siihen, että se toimii vaihtoehtoisenergialähteenä tarvittaessa joissain tilanteissa. Kun sokeri tuottaa ATP:tä, inositoli varmistaa sarjan pyrofosfaatteja (IPPs).
D-Myo-inositoli-hexa-cis fosfaatti. AMPA regulaattori
D-Myo-inositoli-hexa-cis fosfaatti. AMPA regulaattori
Mitä vaikutuksia fytiinillä on aivoissa?
Kanadalaiset tutkijat selvittivät soluissa kaikkein runsaimpana tavattavaa inositolifosfaattia MYO-INOSITOLI-- hexa-cis-fosfaattia, (D-myo-Ins-1,2,3,4,5,6-P6). Tälle molekyylille on arveltu roolia kalvorakkulaliikenteessä ja reseptorien asettumisissa eri aitioihinsa.Tässä tutkijat olivat erittäin kiinnostuneita aivotoiminnassa tärkeistä reseptoreista AMPA ja NMDA. Nehän kuuluvat muistireseptorieihin ja osallistuvat kognitiiviseen ajatteluun ja oppimiseen.
AMPA tarkoittaa lyhennystä alpha-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionate.
NMDA tarkoittaa N-methyl-D-aspartate.
Ihmiselle on hyvin tärkeä, että nämä harmaan aivokuoren reseptorit toimivat hyvässä koordinaatiossa ja ovat myrkyttömiä. Tutkijat halusivat tietää, miten paljon nämä tärkeät reseptorit tarvitsevat fytiiniä.
Tutkijat havaitsivat, että AMPA-reseptorit pystyivät sitomaan IP6 molekyyliä, fytiiniä 35 C asteessa. useissa aivoalueissa. Varsinkin hippokampi ja pikkuaivot ( cerebellum) sitoivat fytiiniä AMPA-reseptoriin eniten.
Kun tutkittiin kyllästämiskinetiikalla osoittautui, että fytiini(IP6) aiheutti AMPA-sitoutumisen lisääntymistä siten, että AMPA-reseptorien sitoutumispaikkojen maksimaalinen määrä tuli täten rekrytoitua.
Lisäksi tutkijat (mitokondriaalista ja synaptisista aineksista päätellena) huomasivat, että on ero IP6 vaikutuksella ja muitten inositolipolyfosfaattien vaikutuksella( Ins5P, InsP3).
Vain IP6 lisäsi AMPA-reseptorin GluR1 ja GluR2 alayksikkojä.
IP6 indusoima modulaatio AMPA-reseptorien sitoutumiseen estyi huoneen lämpötilassa. Jos oli tehty hepariinilla esikäsittely, sekin esti vaikutukset AMPA-reseptorisitoutumiseen ja GluR alayksikköihin. Tällaiset fytiinivaikutukset näyttävät olevan AMPA-reseptorille spesifisiä, koska mikään NMDA reseptorin glutamaatin sitoutuminen tai sen alayksikköjen NR1 eikä NR2 fraktiot eivät mitenkään vaikuttuneet,
Siis summana tehtiin johtopäätös, että InsP6 spesifisesti säätelee AMPA-reseptorien jakautumista ja mahdollisesti tämä prosessi riippuu clathriinista.
LÄHDE: Valastro B, Girard M, Gagne J, Martin F, Parent AT, Baudry M, Massicotte G.
Inositol hexakisphosphate-mediated regulation of glutamate receptors in rat brain sections.
Leivänteko: Fytiinin mineraalit
Fytiini IP6 kelaattina ja mineraalikomplekseja muodostavana
Jatkoa: LÄHDE: Turk (Larsen) Maria. Cereal- and Microbial Phytases. Phytate Degradation. Mineral binding and Absorption 1999 GU, Chalmers University of technology. Department of Food Science)IP6 muodostaa 2+ arvoisten mineraalien Fe, Zn, Mg, Ca, Cd, Cu kanssa komplekseja. Fytaattimolekyyli voi muodostaa fytaatti-mineraalikelaatin neutraalissa pH:ssa. Sitoutumalla yhteen fosfaattiryhmään tai tekemällä sillan kahden fosfaattiryhmän välillä eri kationit voivat muodostaa kelaattikomplekseja yhden fosfaatin sisällä, tai inositolimolekyylin sisällä tai mahdollisesti eri inositolimolekyylien fosfaattiryhmien kesken, jolloin tulee isompia kompleksiverkkoja.
Divalenttien kationien sarjassa Irwing-Williamsin mukaan metalli-ligandikompleksien stabiliteetti menee seuraavan järjestyksen mukaan:
Mangaani 2+ <>
Stabiliteettijärjestys IP6-molekyylin metallikomplekseille Vohran mukaan (pH 7.4)
on seuraava Ca 2+ <>
jollain toisella menetelmällä Maddaiah sai seuraavan stabiliteettijärjestyksen:
Ca 2+ <>Kuitenkin molemmissa tutkimuksissa kuparilla ja sinkillä oli korkea affiniteetti fytiiniin. Metallin sitoutuminen fytiiniin ja kompleksin liukoisuus olivat riippuvaisia pH-arvosta.
Alempien polyfosfaattien metallien sitomiskyvystä saadut tiedot ovat vähäisempiä
Tässä tutkimuksessa osaltaan keskityttiin IP6, IP5, IP4 ja IP3 polyfosfaattien mineraalinsitomiskykyyn.
Ca2+ja polyfosfaatit
Kaufman ja Kleinberg tutkivat calsiumin (Ca2+) sitoutumista pH-alueessa 2.0-12.0.
Kun fosfaatiryhmien lukumäärä väheni, se pH, missä IPx ensin sakkautui, puolestaan nousi ( oli alkaalisempi) osoittaen, että mineraalin sitoumiskyky täten progressiivisesti aleni.
Fosfaattiryhmän asema inositolirenkaasssa on olennaisen tärkeä mineraalien sitoutumisessa.
Mernissi – Arifi et al. Tutkivat eräitten IP3 trifosfaatti-isomeerien kompleksiutumisominaisuuksia kuparijonin Cu2+, sinkkijonin Zn2+ ja rautajonien Fe2+ ja Fe3+ kanssa. He osoittivat että IP 3 kolme sitoi vahvemmin kationeja kolmeen vierekkäiseen fosfaattiin kuin kolmeen alternoivaan fosfaattiin. Tässä tapauksessa alternoivan fosfaatin 1-asema axiaalisesti stabiloi yhdistystä parhaiten.
Hawkins et al. osoittivat, että fosfaattien asettuminen 1,2,3-asemiin(ekvatoriaalinen, aksiaalinen, ekvatoriaalinen) oli korkea-affiniteettinen interaktiossa rautajonin kanssa.
IP6- kompleksien muodostuksessa oli tärkeää
pH ja IP6:n molaariset suhteet mineraaleihin.
Fytaatin dissosiaatiovakioista esitetään taulukkona fosforihappojärjestelmän dissosiatiokäyrät pH 1-16.
Fosforihappo H3PO4 on triproottinen ja dissosioituu kolmessa askeleessa.
H3PO4, H2PO4-, HPO4=, PO4(3-)
Polyproottiisten happojen ominaisuus on se, että ensimäisessä askeleessa ne dissosioituvat voimakkaammin kuin toisessa ja toisessa voimakkaammin kuin kolmannessa.Joka askeleesta vapautuu protoni.(ykkösH+)(kakkosH+) Varautumaton molekyyli vapauttaa protonia helpommin kuin varautunut. Ja yhden negatiivisen varauksen omaava helpommin kuin kahden varauksen omaava.
Fytiinihappo(PA) sisältää inositolirenkaan, jossa on kuusi fosforihapporyhmää liittyneenä.Jokainen näistä kuudesta ryhmästä omaa (ykkös) H+ ja (kakkos)H+ protonit. ,joiden teoreettisesti voidaan odotaa dissosioiuvatn tuon kolmiaskeljärjestelmän kahden ensimmäsen askeleen mukaan.( KUVA) PH arvon ollessa 7, voi olettaa että 6 kpl ykkös H+ ja 3 kakkosH+ voi olla protonoituna. Teoreettisesti neutraalissa pH 7- miljöössä inositolimolekyyli omaa negatiivisen varauksen 9 ( 6 ja 3 dissosioitunutta protonia).
On paljon tutkittu näitten 12 protonin mahdollista korvautuvuutta eri dissosiaatio
vakioilla. On käytetty erilaisia elektrolyyttimedioita ja eri joniväkevyyksiä.
Pienet kationit, joilla on matala polarisoituvuus, kuten alkalimetalleilla ( Li+, Na+, K+),
muodostavat mitä sabiilimman kompleksin jonisidoksilla elektronegatiivisiin atomeihin kuten O, N ja F.
Fytiini sisältää 18 donorihappiatomia. Ja näyttää suosivan komplekseja alkalimetallien kanssa( Li +, Na +, K+).
Kun kantava elektolyytti (supporting elektrolyte) sisältää alkalijoneja, tulee kilpailu protonin ja metallin kesken IP6 molekyylin koordinaatiopaikoista ja protonaatiovakio on sen takia riippuvainen myös väliaineen (medium) jonivahvuudesta. Kun lisää alkalimetallien pitoisuutta miljöössä (medium), pKa kasvaa. Taulukolla on osoitettu fytiinihapon 12 pKa arvoa ( K arvo jokaiselle vaihdettavalle protonille; K1-K12).
Fytiinihappo sisältää kuusi vahvasti dissosioituvaa protonia (pKa(1-6) ) ja kuusi heikosti dissosioituvaa protonia ( pKa(7-12)).
Nämä tutkimukset ovat tehty yksinkertaistetussa miljöössä. Ihmisen suolistossa ruoansulatusjärjestelmässä miljöö on varsin monimutkainen. On läsnä suuret määrät alkalikationeja kuten Na+ ja K+. Sen sijaan että suoliston pH olisi fiksoitunut johonkin yhteen tasoon, se vaihtelee tietyissä rajoissa. Mahalaukun pH voi olla noin 2.0 ja suoliston puolella pH voi olla 6-8. Kuitenkin verrattaesa tutkimusmiljööstä saatuihin taulukoihin, voidaan odottaa fytiinin (IP6) omaavan ainakin 6 ehkä enemmänkin dissosiaatiokykyistä protonia niissä tienoissa, missä mineraaleja tapaa imeytyä ( pohjukaissuolessa duodenumissa, pH5) ja sen takia IP6 voi helposti olla interaktiossa kationien kanssa. (Jossain sanotaan , että fytiini on vahvimpia antioksidantteja solussa. Se voi todellakin protonoitumiskykyjensä takia "fiksoida" solunesteen kationeja ja muodostaa elektroneutraliteettia verkkoutumalla molekyyleineen kationien välityksellä solulimaan).
Raudan, sinkin, kuparin ja kadmiumin sitoutumisominaisuuksista
Fe, Zn. Cu ja Cd ovat suhteellisen pieniä molekyylejä ja niitten kationit ovat vahvasti varautuneita., sen takia niiden kyky polarisoida anioneja, esim muodostaa kovalentteja sidokseja, on suuri.
Rauta (Fe, Ferrum) on siirtymäalkuaine ja sellaisena se on vahva polarisoimisominaisuuksiltaan. Näille siirtymäalkuaineille on ominaista d-orbitaalin osittainen miehitys. Sentakia ne pystyvät hankkimaan useampia oksidaatiotiloja.Ferri (Fe3+) omaa d-orbitaalilla viisi d-elektronia ja ferro ( Fe 2+) oma kuusi d-elektronia.
5 d-orbitaalia voivat kantaa yhteensä 10 elektronia. Sinkillä (Zn 2+) ja kadmiumilla (Cd 2+) on d-orbitaaleilla täydet 10 elektronia.
Kuparilla (Cu) nousee yksi 4s-elektroneista täyttämään 3d-orbitaalia . Cu+ ( cupro) omaa 10 elektronia d-orbitaalilla ja Cu2+( Cupri) omaa 9 elektronia d-orbitaalilla.
(Kirja esittää kuvan alkuaineista 1-48 ja niiden s, p ja d-orbitaalien elektronimääristä)
Metallijonin koordinaatioluku on sama kuin kelaattiyhdisteessä sitä ympäröivien ligandien totaali lukumäärä.. Metallikelaatin suosima geometria selittyy ytimen polarisaatiosta ja ytimeen sitoutumisesta kuten myös metallijonin orbitaaleista. Totaali molekulaarinen polarisaatio on summa polarisaatiosta, joka on peräisin dipolimomenttien, elektronien ja tuman orientaatiosta.
Sinkki (Zn, Zinconum), jolla on 10 ulompaa elektronia d-orbitaalillaan, muodostaa tetrahedraalisen kelaattikonfiguraation ja harrastaa koordinaatiolukua neljä.
Nämä parametit toimivat myös Cu+ ja Cd2+ molekyylien suhteen identtisesti.
Mutta kupari (Cu2+) muodostaakin kvadraattisen kelaatin, neliömäisen.
Rauta esiintyy myös useassa tilassa. Ferro joni Fe2+ ottaa mielellään oktahedraalisen järjestyksen ja koordinaatioluku on kuusi.
Ferrijoni (Fe3+) valitsee tetrahedraalisen koordinoitumisen.
Näinpä Fe, Zn, Cu ja Cd omaavat vahvan tendenssin tehdä kelaattikomplekseja. Erityisesti raudalle (Fe) on tyypillistä oksidaatiotilojen ja koordinaatiolukujen variaatiot ja tästä seuraa monia kompleksinmuodostuksen mahdollisuuksia. .
Myo-inositolifosfaattien konformaatioista
Tutkittaessa IP6-metallikomplekseja tulee ottaa huomioon inositolifosfaattien konfiguraatiokin. IP6 on olemassa kahdessa eri konfiguraatiossa.
1ax/5eq tarkoittaa. Yksi fosfaatti on aksiaaliasemassa (pystyssä) ja 5 on ekvatoriaalisessa asemassa.(tasossa)
5ax/1eq tarkoittaa: viisi fosfaattia on aksiaalisessa asemassa (pystyssä, kuin supussa) ja yksi on ekvatoriaalisesti ( horisontaalitasossa). Kun IP6 fytiini on kiinteässä muodossaan, se valitsee steerisesti estyneen aksiaalisen muodon, joka on 5ax/1eq. Mutta kun fytiini on nesteessä, konfiguraatioon vaikuttaa pH. Jos inositolifosfaatit pystyvät olemaan näissä molemmissa konfiguraatioissaan fysiologisessa pH-miljöössä, toinen näistä muodoista saattaa olla eri metallien suhteen enemmän suosiossa kuin toinen. Sen takia inositolin steerisillä conformaatioilla voi olla merkitystä niitten vaikutuksessa mineraalien biologiseen saatavuuteen.
Käsillä olevassa tutkimuksessa
Fytiini IP6 IP1 havaittiin olevan 1ax/5eq (Agranofs turtle) konfrontaatiomuodossa, kun pH oli välillä 3-9. Siis kilpionna on aivan oikein päin pää, pystyssä. ( pääpystys0 aksiaaliseti, tassut ja pyrstö horisontaalisesti, ekvatoriaalisesti)
Kuitenkin inositolifosfaateille, joilla oli viisi tai useampi ekvatoriaalinen fosfaatti (IP6 ja IP5), konformaatio muuttui steerisesti stabiilista 1ax/5eq konformaatiosta steerisesti estyneeksi 5ax/1eq konformatioon, kun pH ylitti 9. Tämä steerisesti estyneen konformaation valinta , kun pH nousee alkaaliseksi, yli 9, sai selvityksensä elektrostaattisesta repulsiosta, joka vallitsi negatiivisesti varattujen ekvatoriaalisten vierekkäisten fosfaattien välillä 1ax/5eq tilassa ja stabilisaatiosta 5ax/1eq konformaation vetysiltoja muodostamalla ja ( tai) samaan suuntaan sojottavien, orientoituneitten, fosfaattien natriumjoniliitoksilla. Kun fosfaatit ovat tällä tavalla samoin orientoituneet ( syn-axiaalisesti), niillä on kyky muodostaa vahvoja koordinaatiosidoksia natrium-vastajoniin ja siten vähentää minimiin elektrostaattista repulsiota.
Täten konformaatio 5ax/1eq saattaisi olla suotuisa divalenttien kationien sitomiseen , arvelee tutkija.
Mitään merkkiä tämä 5ax/1eq konformaation prioriteetistä ei havaittu molekyyleissä IP4, IP3, IP2 tai IP1. Tämä konformaation muutos tapahtui pH alueella yli 9. Siis ihmissuolistossa liikutaan vain alueella pH 6-8.
Kuitenkin erään toisen tutkimuksen mukaan IP6 voi esiintyä molempia konformaatioitaan nopeasti vaihdellen pH 7 miljöössä. (Tämä teoria on mielenkiintoinen. Se voisi osallistua soluoskillaation luomiseen).
Lisäksi ehdotetaan , että Zn2+ olisi ensisijaisesti sitoutuneena 5ax /1eq konformaatiossa olevaan fytiiniin, jota on tasapainotilassa pienempiä määriä kelaattina, kun pH on 5-7. IPx on mahalaukussa suolahapon vaikutuksesta täysin protonoituna (pH<3,2).> pohjukaissuolessa mineraalikomplekseja, koska pH nousee 3,2:sta kohti 7,7:ää. Tämän takia fytaasientsyymin läsnäolo ruoassa parantaa raudan imeytymistä..
MYO-INOSITOLI ollessaan protonoituna ottaa eri asemiin eri mineraaleja.
5C-6C asemaan menee mielellään kalsium (Ca++)
2C asemaan menee sinkki, (Zn++)
Magnesium(Mg++) menee mielellään 6C asemaan ja
Rauta (Fe++) tavataan myo-inositolin 5C asemassa.
Leivänteko: Fytaasit ja fytiini
Viljan ja mikrobien fytaasit. Fytiinin hajoaminen ja mineraalien sitominen
LÄHDE: Turk (Larsen) Maria. Cereal- and Microbial Phytases. Phytate Degradation. Mineral binding and Absorption 1999 GU, Chalmers University of technology. Department of Food Science)
VILJARUOAT sisältävät suuret määrät fytiiniä (myo-inositoliheksafosfaattia; IP6), joka on kasvin pääasiallinen fosforin varastomuoto. Fytiinillä on suuri kyky pidättää itseensä, kelatoida, mineraaleja, kuten Fe2+, Zn 2+, Mg2+ ja Ca2+. Asialla on ravitsemuksellista merkitystä, koska sillä on toisaalta negatiivistakin vaikutusta ruoan välttämättömien elementtien biologiseen saatavuuteen. Ruoan valmistuksen kuluessa voi IP6 osittain tai kokonaan kuitenkin hajota. Sen takia prosessoidut ruoat sisältävät seoksen erilaisia inositolifosfaatteja (IPx) , fosfaattiryhmiä on kuudesta alaspäin IP6- IP3.
LEIVÄN VALMISTUS
Tämä väitöskirja käsittää IP6 molekyylin eli fytiinin ja sen hajoittamisen leipää valmistettaessa, fytiinin hajomistuotteiden mineraaleja sitovat ominaisuudet ja viljaperäisten ja mikrobiperäisten fytaasien vaikutuksen IP6-hydrolyysiin ja ravinnon raudan imeytymiseen ihmisellä.
LEIVÄN MINERAALIT
Metallijonien Cu2+, Zn2+ ja Cd2+ sitoutuminen inositolifosfaattien (IP6-IP3) eristettyihin fraktioihin tutkittiin pH 3-7 miljöössä. Kaikilla tutkituilla inositolifosfaattifraktioilla oli huomattavaa sitoutumiskykyä pH 5-7 miljöössä. Tämä osoittaa, että mineraalikompleksin muodostuminen alemmissa polyfosfaateissa (IP4 ja IP3) saattaa tapahtua duodenumin (pohjukaissuolen) alueella, mikä on ravitsemukselliselta kannalta tärkeää, jos kerran nämä kompleksit estävät mineraalien absorboitumista.
FYTIININ FOSFAATIN IRROTTAJAT FYTAASIT OVAT ”FOSFATAASEJA”
Fosfataasit pystyvät hydrolysoimaan ( hajoitamaan) tiukkaa fytiini- IP6, jolloin syntyy alempiasteisesti fosforyloituja inositolifosfaatteja (IPx). Tutkittiin niitä fosfaatteja nyhtäviä vaikutuksia fytaatin hydrolysaatioon, mikä viljan ja mikrobien ( Aspergillus niger ja Saccharomyces cerevisiae) fytaaseilla on vehnässä. Vehnän sisältämän endogeenisen fytaasin aktivaatio, Bakerin hiivan lisääminen ( S.cerevisiae) ja erityisesti A.niger-peräisen fytaasin lisäys alensi fytiinin (IP6) määrää leivottaessa. Samalla tietysti vapautui fosfaatteja ja mineraaleja taikinaan.
FYTAASIAKTIVITEETIN MÄÄRITTELEMINEN
Fytaasientsyymien aktiivisuutta tutkittiin katsomalla IP6:sta muodostuvan IP3:n määrää. Koska eri fytaasit tuottavat erilaisia IP3 isomeerejä, tätä metodia voidaan myös käyttää erottamaan eri lähteistä olevia fytaaseja.
Markkinoilla olevat S-cerevisiae hiiva- kannat ovat osoittautuneet kykeneviksi kehittämään fytaasiaktiviteettia, esim kasvamaan synteettisessä aineessa IP6 ainoana fosforilähteenä. Molemmat tutkitut kannat ilmensivät sellaista aineenvaihduntaa, joka oli hyvin sopeutunut IP6-peräisen fosfaatin hyväksikäyttöön.
NÄMÄ FYTAASIT OVAT 3-FYTAASEJA
- siis ne poistavat inositolirenkaan 3- hiilessä olevan fosfaatin. Tästä seuraa hajoamistuotteet DL-Ins( 1,2,4,5,6)P5, DL-Ins(1,2,5,6)P4 ja DL-Ins(1,2,6.)P3.
Vehnäfytaasin ja A-niger-fytaasin kyky lisätä raudan imeytymistä fytaattipitoisesta ateriasta tutkittiin radioisotooppitekniikalla koehenkilöiltä. Kun fytaaseja oli lisätty ravintoon silloin juuri kun alettiin syödä, endogeenisella vehnäfytaasilla ei näyttänyt olleen tehoa, kun taas A.niger-fytaasin havaitiin huomattavasti lisäävän raudan imeytymistä.
FYTAASIT TUOTTAVAT POLYFOSFAATTEJA IPx.
Vehnän soluissa oleva endofytaasi tekee siementä idätettäessä kaikkia IP1—IP5 muotoja. Fytaasi entsyymiä on vehnässä ja mikro-organismeissa kuten Aspergillus niger ja Saccharomyces cerevisie.
LEIVONNAN VAIKUTUS FYTIINIIN
Fytiini eli IP6, Inositoliheksafosfaatti, muuntuu leivottaessa IP5-isomeereiksi ja muiksi fosfaateiksi IP4, IP3, IP2, IP
Fytaasi 3-entsyymin pilkkoutumistuotteita ovat
1) DL-Ins(1,2,4,5,6.)P5 , IP5, inositolipentafosfaatti
2) DL-Ins(1,2,5,6)P4, IP4, inositolitetrafosfaatti
3) DL-Ins(1,2,6)P3, IP3, inositolitrifosfaatti.
Huomaa, tämä trifosfaatti on ”vegaaninen”laji.
NC-IUB NIMI INOSITOLILLE (Ins)
MYO-INOSITOLI -molekyylillä on kaksi chiraalipuoliskoa. Sillä on C2 -ja C5 -hiilien kautta kulkevan tason suhteen symmetriaa. Jos C2- tai C5 OH-substituoituu, se ei häiritse yhtäläisyyttä, sensijaan muitten asemien substituutio johtaa chiraaliseen tuotteeseen., joka on merkittävä joko D tai L-muodoksi. Chiraaliset agenssit, kuten entsyymit pystyvät erottamaan näitä eri muotoja, D- tai L- isomeerejä, enantiomeereja. Aiemmin suositeltu numerointi oli se,että pyrittiin matalimpiin subtituenttien numeroihin. Mutta nykyään suositellaan numerointi tehtävän D-muotoon ”counterclock wise”, vastapäivään Agranofin kilpikonnahahmoisessa molekyylissä (Agranofs turtle mallissa).
(Fosfatidyyli-ryhmä asetetaan aina ykköskohtaan ja ykköskohdan voi sijoittaa oikealle alakulmaan.
Tällöin Agranofin vuonna 1983 esitetty muistiapu ”kilpikonna” katsoo oikealle, oikea tassu on 1-, pää 2- ( aksiaalisen hydroksyylin paikka) , vasen tassu 3, vasen takatassu -4, häntä -5, ja oikea takatassu 6-hiilessä)
NC-IUB- nimitys ins tarkoittaa D- konfiguraatiossa olevaa myoinositolia, ellei erikseen ole mainittu etuliite L.
LÄHDE: Turk (Larsen) Maria. Cereal- and Microbial Phytases. Phytate Degradation. Mineral binding and Absorption 1999 GU, Chalmers University of technology. Department of Food Science)
VILJARUOAT sisältävät suuret määrät fytiiniä (myo-inositoliheksafosfaattia; IP6), joka on kasvin pääasiallinen fosforin varastomuoto. Fytiinillä on suuri kyky pidättää itseensä, kelatoida, mineraaleja, kuten Fe2+, Zn 2+, Mg2+ ja Ca2+. Asialla on ravitsemuksellista merkitystä, koska sillä on toisaalta negatiivistakin vaikutusta ruoan välttämättömien elementtien biologiseen saatavuuteen. Ruoan valmistuksen kuluessa voi IP6 osittain tai kokonaan kuitenkin hajota. Sen takia prosessoidut ruoat sisältävät seoksen erilaisia inositolifosfaatteja (IPx) , fosfaattiryhmiä on kuudesta alaspäin IP6- IP3.
LEIVÄN VALMISTUS
Tämä väitöskirja käsittää IP6 molekyylin eli fytiinin ja sen hajoittamisen leipää valmistettaessa, fytiinin hajomistuotteiden mineraaleja sitovat ominaisuudet ja viljaperäisten ja mikrobiperäisten fytaasien vaikutuksen IP6-hydrolyysiin ja ravinnon raudan imeytymiseen ihmisellä.
LEIVÄN MINERAALIT
Metallijonien Cu2+, Zn2+ ja Cd2+ sitoutuminen inositolifosfaattien (IP6-IP3) eristettyihin fraktioihin tutkittiin pH 3-7 miljöössä. Kaikilla tutkituilla inositolifosfaattifraktioilla oli huomattavaa sitoutumiskykyä pH 5-7 miljöössä. Tämä osoittaa, että mineraalikompleksin muodostuminen alemmissa polyfosfaateissa (IP4 ja IP3) saattaa tapahtua duodenumin (pohjukaissuolen) alueella, mikä on ravitsemukselliselta kannalta tärkeää, jos kerran nämä kompleksit estävät mineraalien absorboitumista.
FYTIININ FOSFAATIN IRROTTAJAT FYTAASIT OVAT ”FOSFATAASEJA”
Fosfataasit pystyvät hydrolysoimaan ( hajoitamaan) tiukkaa fytiini- IP6, jolloin syntyy alempiasteisesti fosforyloituja inositolifosfaatteja (IPx). Tutkittiin niitä fosfaatteja nyhtäviä vaikutuksia fytaatin hydrolysaatioon, mikä viljan ja mikrobien ( Aspergillus niger ja Saccharomyces cerevisiae) fytaaseilla on vehnässä. Vehnän sisältämän endogeenisen fytaasin aktivaatio, Bakerin hiivan lisääminen ( S.cerevisiae) ja erityisesti A.niger-peräisen fytaasin lisäys alensi fytiinin (IP6) määrää leivottaessa. Samalla tietysti vapautui fosfaatteja ja mineraaleja taikinaan.
FYTAASIAKTIVITEETIN MÄÄRITTELEMINEN
Fytaasientsyymien aktiivisuutta tutkittiin katsomalla IP6:sta muodostuvan IP3:n määrää. Koska eri fytaasit tuottavat erilaisia IP3 isomeerejä, tätä metodia voidaan myös käyttää erottamaan eri lähteistä olevia fytaaseja.
Markkinoilla olevat S-cerevisiae hiiva- kannat ovat osoittautuneet kykeneviksi kehittämään fytaasiaktiviteettia, esim kasvamaan synteettisessä aineessa IP6 ainoana fosforilähteenä. Molemmat tutkitut kannat ilmensivät sellaista aineenvaihduntaa, joka oli hyvin sopeutunut IP6-peräisen fosfaatin hyväksikäyttöön.
NÄMÄ FYTAASIT OVAT 3-FYTAASEJA
- siis ne poistavat inositolirenkaan 3- hiilessä olevan fosfaatin. Tästä seuraa hajoamistuotteet DL-Ins( 1,2,4,5,6)P5, DL-Ins(1,2,5,6)P4 ja DL-Ins(1,2,6.)P3.
Vehnäfytaasin ja A-niger-fytaasin kyky lisätä raudan imeytymistä fytaattipitoisesta ateriasta tutkittiin radioisotooppitekniikalla koehenkilöiltä. Kun fytaaseja oli lisätty ravintoon silloin juuri kun alettiin syödä, endogeenisella vehnäfytaasilla ei näyttänyt olleen tehoa, kun taas A.niger-fytaasin havaitiin huomattavasti lisäävän raudan imeytymistä.
FYTAASIT TUOTTAVAT POLYFOSFAATTEJA IPx.
Vehnän soluissa oleva endofytaasi tekee siementä idätettäessä kaikkia IP1—IP5 muotoja. Fytaasi entsyymiä on vehnässä ja mikro-organismeissa kuten Aspergillus niger ja Saccharomyces cerevisie.
LEIVONNAN VAIKUTUS FYTIINIIN
Fytiini eli IP6, Inositoliheksafosfaatti, muuntuu leivottaessa IP5-isomeereiksi ja muiksi fosfaateiksi IP4, IP3, IP2, IP
Fytaasi 3-entsyymin pilkkoutumistuotteita ovat
1) DL-Ins(1,2,4,5,6.)P5 , IP5, inositolipentafosfaatti
2) DL-Ins(1,2,5,6)P4, IP4, inositolitetrafosfaatti
3) DL-Ins(1,2,6)P3, IP3, inositolitrifosfaatti.
Huomaa, tämä trifosfaatti on ”vegaaninen”laji.
NC-IUB NIMI INOSITOLILLE (Ins)
MYO-INOSITOLI -molekyylillä on kaksi chiraalipuoliskoa. Sillä on C2 -ja C5 -hiilien kautta kulkevan tason suhteen symmetriaa. Jos C2- tai C5 OH-substituoituu, se ei häiritse yhtäläisyyttä, sensijaan muitten asemien substituutio johtaa chiraaliseen tuotteeseen., joka on merkittävä joko D tai L-muodoksi. Chiraaliset agenssit, kuten entsyymit pystyvät erottamaan näitä eri muotoja, D- tai L- isomeerejä, enantiomeereja. Aiemmin suositeltu numerointi oli se,että pyrittiin matalimpiin subtituenttien numeroihin. Mutta nykyään suositellaan numerointi tehtävän D-muotoon ”counterclock wise”, vastapäivään Agranofin kilpikonnahahmoisessa molekyylissä (Agranofs turtle mallissa).
(Fosfatidyyli-ryhmä asetetaan aina ykköskohtaan ja ykköskohdan voi sijoittaa oikealle alakulmaan.
Tällöin Agranofin vuonna 1983 esitetty muistiapu ”kilpikonna” katsoo oikealle, oikea tassu on 1-, pää 2- ( aksiaalisen hydroksyylin paikka) , vasen tassu 3, vasen takatassu -4, häntä -5, ja oikea takatassu 6-hiilessä)
NC-IUB- nimitys ins tarkoittaa D- konfiguraatiossa olevaa myoinositolia, ellei erikseen ole mainittu etuliite L.
Inositolin fosfokinaaseista (IPK) IP(5)-2K
Inositolifosfaattien kinaasientsyymeistä (IPKs)
Inositolirenkaan 6 eri hiilen OH- ryhmiin voi liittää fosfaatteja. Fosfaatin liittyminen on kinaasi-entsyymin toimintaa (fosfokinaasi, PK). Tietyt kinaasit voivat asettaa toisenkin fosfaatin samaan hiili-asemaan ja sellaiset molekyylit ovat inositolipyrofosfaatteja (erilaisia IPP-muotoja).
Tässä artikkelissa kerrotaan, että ihmissolun sisällä muodostunut viiden fosfaatin inositoli, penta-cis-fosfaatti IP(5) voi edelleen rikastua ATP:n avulla täydeksi fytiiniksi, IP(6) muotoon, mutta ei ilman entsyymiä IP(5)-2K
Tämä IP5 (2) kinaasi tuottaa IP6- molekyyliä solun sisällä, siis ”animaalisia fytiiniä” voi sanoa. Tämä on sellainen molekyyli, joka voi poistua solusta tarvittaessa fosfaatin vähentämistä.
I(1.3.4.5.6)-P5- (2)kinaasista enemmän:
Inositoli -6-fosfaatin synteesi ja IP-5- (2) kinaasin luonnehdinta.
LÄHDE:
Verbsky JW, Wilson MP, Kisseleva MV, Majerus PW, Wente SR The synthesis of inositol hexakisphosphate. Characterization of human inositol 1,3,4,5,6-pentakisphosphate 2-kinase. Ins-(1.3.4.5.6.)-P5-2-kinaasi. J Biol Chem. 2002 Aug 30;277(35):31857-62. Epub 2002 Jun 25.
Aiemmin tämä IP6- molekyylin ("fytiinin") syntetisoituminen ihmissolun sisällä oli tuntematon seikka. Mutta sienisoluissa toimi inositolirenkaan 2-aseman kinaasi (Ipk1), joka pystyi tekemään hiivassa Ins(6)P fosforylaation, jos vain oli pentafosfaattimuotoa (1,3,4,5,6- pentakisfosfaattia , InsP(5)- lajia) substraattina, mihin sitten liittää puuttuva fosfaatti 2- asemaan spesifisellä entsyymillä. Eri hiivalajeilla oli näitä Ipk1 proteiineja viisi erilaista. Tähän tietoon perustuen identifioitiin ihmisen genomin DNA-sekvenssi kromosomista 9 ja se koodasi ihmiselläkin juuri tuon muotoisen penta-cis-fosfaatin kakkosaseman fosforyloitumista. vastaavalla InsP(5)-2K-kinaasilla.
Rekombinantti ihmisentsyymi tuotettiin ja sillä katalysoitiin IP(6) synteesia siis fytiinihapposynteesiä in vitro, koeputkessa
Tämä valmistettu rekombinanttiproteiini pystyi muuttamaan 31 nmol InsP(5) muotoon InsP(6) minuuttia ja proteiinimilligrammaa kohti. Tässä sanotaan, että Michaelis Menten vakio InsP(5)lle oli 0.4 uMol ja ATP.lle 21 umol.
Jos hiivasolulta Saccharomyces cerevisiae puuttui IPK-1, se ei voinut tuottaa fytiinihappoa InsP(6) ja sellainen tila oli letaali kombinaatio (elinkyvytön) ja siinä oli taustalla geenimutantti, gle1 mutantti alleeli. Sitten osoitettiin että jos tällaiseen ipk1 nolla -hiiva kantaan saatiin ilmenemään ihmisen InsP(5)-2K entsyymi, niin hiivasolussa korjaantui InsP(6) synteesi ja muuten letaalit fenotyypit (gle1-2 ipk1-4) selvisivät hengissä
Kun on tutkittu ihmiskudoksia, on todettu ihmisen InsP(5)-2K-entsyymin mRNA lähinnä ihmisaivojen alueella, sekä sydämessä, istukassa ja testiksessä, siis hyvin tärkeillä alueilla. Kun on saatu eristettyä se geeni, joka on vastuussa nisäkäskehon solun InsP(6) synteesistä, on voitu paremmin alkaa kartoittaa IP6 signalointialuetta. (Nykyäänhän tunnetaan jo IP3 signalointialue oikein hyvin).
13.11.2008 11:02
Neo-inositoli. Entamoeba histolytica
NEO-INOSITOLI
Mitähän tästä löytyy? Tosi uutinen oikein. Siis inositolit voivat ottaa lajispesifisen stereoisomeerin elämäntaistelussa, mistä voi löytää myös strategioita joitain tauteja vastaan-ihminen kun käyttää myo-inositolia ja chiro-inositolia ehkä lajispesifisesti.
Katsaus Entamebaan. Ranskalainen tiedemiesryhmä oli katsonut Entamoeban fosfaattitaloutta ja löytänyt neo-inositolipolyfosfaatteja- ja .pyrofosfaatteja tästä ihmiskunnan vitsauksesta.
LÄHDE 1: Jean-Baptiste Martin, Tim Laussmann, Tilly Bakker-Grunwald, Günter Vogel, and Gérard Klein. neo-Inositol Polyphosphates in the Amoeba Entamoeba histolytica J Biol Chem, Vol. 275, Issue 14, 10134-10140, April 7, 2000
Tutkijat selvittivät inositolipolyfosfaatteja, joita loiseläimen Entamoeba histolytica - trofozoiiteissa esiintyy. He eivät havainneet myo-inositolijohdannaisia niinkään, vaan uuteen luokkaan luokiteltavia neo-inositolifosfaatteja, joissa syklitolina oli neo-inositolirunko. Seuraavia johdannaisia he saivat määritettyä: neo-inositoli-hexafosfaatteja, 2-difosfo-neo-inositoli pentakisfosfaatteja, 2,5- bisdifosfo-neo-inositoli-tetrakisfosfaatteja. Näitä esiintyi Entamoebassa pitoisuuksissa 0.08- 0.36 mM, siis pyrofosfaattimuotoja joukossa. Vastaavanlaisia myo-inositolijohdannaisia ei ollut havaittavissa.
Nämä neo-inositoliyhdisteet eivät toimineet substraattina (tavalliselle) 6-difosfo-inositoli-pentakisfosfaatti-5 kinaasille, mikä pystyy fosforyloimaan 6-difosfo-myo-inositoli-pentakisfosfaattia (erästä tavallisita IP5- pyrofosfaattimuotoa) ja hitaasti myös myo-inositoli- hexacisfosfaatia ( fytiiniä, tavallista IP6 muotoa 5- asemaan, siis pyrofosforyloimaan).
Preliminäärisenä tietona myös toisessa primitiivisessä amebassa ( Phreatamoeba balamuth), esiintyy samoja neo-inositolifosfaatti- ja -difosfaattiestereitä. Siis tällaisten neo-inositoliperustaisten polyfosfaattien esiintymä korkeissa konsentraatioissa voi olla paljon yleisempää kuin mitä aiemmin ollaan ajateltu.
KOMMENTTI. Mitä tämä käytännössä merkitsee?
Esim jos koetetaan amebanvastaista strategiaa siten, että lamataan sen aineenvaihduntaa aivan kuin se toimisi ihmissolun energialähteillä, ei päästä mihinkään tulokseen, koska sillä on vaihtoehtoinen, ennen tuntematon energialähde näissä toisen stereoisomeerin pyrofosfaateissa, mitkä kiertävät tavallisen solun käyttämien entsyymien järjestelmän jollain tavalla intaktina.
13.11.2008 9:23
Allo-Inositoli
ALLO-INOSITOLI
Tämä allo-muoto näyttää olevan synteettinen inositoli, kunnes löydän jotain muuta tietoa asiasta. Alla olevassa artikkelissa mainitaan, miten pystytään tekemään optisesti aktiiveja chiro- ja allo-inositoleja tehokkaasti. Lähtöaineena oli myo-inositolijohdannainen 1,2,4,5-di-O-isopropylideenmyo-inositoli. Näistä myo-inositolin enantiomeereistä saatiin sekä D – että L- muotoisia yllämainittuja inositoli-isomeerejä. Toinenkin metodi chiro- ja allo-inositolien syntetisoimiseksi kehiteltiin. Cis- aseman läsnäollessa mahdollinen selektiivinen trans-ketaalin pilkkoutuminen oli lisäetuna fosfoinositolijohdannaisten synteesissä. Tällaiset reitit antavat synteettisesti joustavia 1,2: 4,5- di-O-isopropylideeni-chiro-inositolia ja 1,6:3,4-di-O-isopropylideeni-allo-inositolia, joita on muuten vaikea saada muodostumaan.
LÄHDE: SURESHAN K M. ; WATANABE Y. Simple and efficient routes to optically active chiro- and allo-inositol derivatives from myo-inositol ISSN 0936-5214
KUVA: allo-inositoli
http://www.steve.gb.com/images/molecules/sugars/allo-inositol.png
Verrattuna muihin isomeereihin (Tässä lähteessä on muuten hyvä kuva kaikista):
http://chemicalland21.com/lifescience/foco/CALCIUM%20PHYTATE.htm
Allo-inositoli ja epi-inosoosi tutkimuksissa
PubMed osaa kertoa jotain mahdollista lääke-etua allo-inositolimuodosta, mitä ei pidä syrjäyttää.
LÄHDE: Nitz M, Fenili D, Darabie AA et al. Modulation of amyloid-beta aggregation and toxicity by inosose stereoisomers. FEBS J. 2008 Apr;275(8):1663-74. Epub 2008 Mar 5.
”Amyloidi beeta peptidi (Abeeta)-aggrekaatio ja amyloidin muodostuminen ovat ne avainasemassa olevat patologiset piirteet, joita on Alzheimerin taudissa havaittu ja niitä pidetään pääsyinä neurodegeneraatioon ja dementoitumiseen. Pienten, suun kautta annettavien, vähätoksisten ja keskushermostoon mitä parhaimmin pääsevien inhibiittoreitten identifioiminen on yksi tapa AD tautia modifioivien menetelmien kehittelyssä. Aiemmin on kyetty identifioimaan inositolistereoisomeerejä, jotka ovat osoittaneet stereospesifistä estokykyä Abeetan aggrekoitumisia ja toksisuutta vastaan sekä in vitro (koeputkessa) että in vivo (keho-olosuhteissa). Tässä katsauksessa tutkijat raportoivat inosoosista ja inositolistereoisomeereistä vertaillen niitten estovaikutusta Abeeta-fibrillogeneesiin. Mainitut inosoosit eroavat inositoleista yhden (-OH) ryhmän oxidoitumisella ketoniksi.(=O). Nämä molekyylit tulevat olemaan avuksi, kun selvitellään inositolin ja Abetan välistä interaktiota, ja rakenteen ja aktiviteetin välistä suhdetta siinä ja kun ollaan identifioimassa sekä allo-inositolin että epi-2-inosoosin merkitystä koeputkitasossa Abeetan aggrekoitumisiin.”
Siis tutkimukset ovat menossa. Tämä artikkeli oli huhtikuinen tältä vuodelta.
13.11.2008 8:30
Prenumerera på:
Inlägg (Atom)