UPR;iin eli laskostumattomien proteiinien aiheuttamaan vasteeseen vaikuttava geeni: PXE eli URG7

uutiset Tiede, sitaatti:

" Harvinainen parantumaton sairaus tukki Markku Laitisen valtimot ja vei näön – lääkärin nerokkaan oivalluksen ansiosta tautiin kehitetään nyt lääkettä

Markku Laitisen sairastama PXE-sairaus on diagnosoitu Suomessa vain 28 ihmisellä. Tähän ihoon, silmiin ja verisuoniin vaikuttavaan salakavalasti etenevään sairauteen ei ole olemassa hoitoa. Kunnes Tampereella Taysissa työskentelevä lääkäri Pasi Nevalainen keksi, että sairautta voidaan hoitaa elintarvikkeissa lisäaineena käytettävällä pyrofosfaatilla."

 http://www.socialstyrelsen.se/rarediseases/pseudoxanthomaelasticum#anchor_3

 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4022264/

 

 

Tässä on tärkeä kartta PXE asiasta. 

Muistiin 19.3. 2019 

Sitaatti linkistä 2. 

"Background

Pseudoxanthoma elasticum (PXE) is characterized by skin (papular lesions), ocular (subretinal neovascularisation) and cardiovascular manifestations (peripheral artery disease), due to mineralization and fragmentation of elastic fibres in the extracellular matrix (ECM). Caused by mutations in the ABCC6 gene, the mechanisms underlying this disease remain unknown. The knowledge on the molecular background of soft tissue mineralization largely comes from insights in vascular calcification, with involvement of the osteoinductive Transforming Growth Factor beta (TGFβ) family (TGFβ1-3 and Bone Morphogenetic Proteins [BMP]), together with ectonucleotides (ENPP1), Wnt signalling and a variety of local and systemic calcification inhibitors. In this study, we have investigated the relevance of the signalling pathways described in vascular soft tissue mineralization in the PXE knock-out mouse model and in PXE patients.
Methods

The role of the pro-osteogenic pathways  

BMP2-SMADs-RUNX2, 

TGFβ-SMAD2/3 and 

Wnt-MSX2,

 apoptosis and ER stress was evaluated using immunohistochemistry, mRNA expression profiling and immune-co-staining in dermal tissues and fibroblast cultures of PXE patients and the eyes and whiskers of the PXE knock-out mouse. Apoptosis was further evaluated by TUNEL staining and siRNA mediated gene knockdown. ALPL activity in PXE fibroblasts was studied using ALPL stains.

 Results

We demonstrate the upregulation of the BMP2-SMADs-RUNX2 and TGFβ-2-SMAD2/3 pathway, co-localizing with the mineralization sites, and the involvement of MSX2-canonical Wnt signalling. Further, we show that apoptosis is also involved in PXE with activation of Caspases and BCL-2. 

 In contrast to vascular calcification, neither the other BMPs and TGFβs nor endoplasmic reticulum stress pathways seem to be perturbed in PXE.

Conclusions 

Our study shows that we cannot simply extrapolate knowledge on cell signalling in vascular soft tissue calcification to a multisystem ectopic mineralisation disease as PXE. 

Contrary, we demonstrate a specific set of perturbed signalling pathways in PXE patients and the knock-out mouse model. Based on our findings and previously reported data, we propose a preliminary cell model of ECM calcification in PXE. Keywords: Pseudoxanthoma elasticum, Ectopic mineralization, Elastic fibres, Osteogenic signalling pathway, BMP2-SMADs-RUNX2, TGFβ signalling, Canonical Wnt pathway, Apoptosis, Endoplasmic reticulum stress.

ABC- geeneistäL

ABCC6 (MRP alaperhettä)
 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/4363
Also known as ARA; PXE; MLP1; MRP6; PXE1; URG7; ABC34; GACI2; MOATE; MOAT-E; EST349056
Summary The protein encoded by this gene is a member of the superfamily of ATP-binding cassette (ABC) transporters. ABC proteins transport various molecules across extra- and intra-cellular membranes. ABC genes are divided into seven distinct subfamilies (ABC1, MDR/TAP, MRP, ALD, OABP, GCN20, White). The encoded protein, a member of the MRP subfamily, is involved in multi-drug resistance. Mutations in this gene cause pseudoxanthoma elasticum. Alternatively spliced transcript variants that encode different proteins have been described for this gene. [provided by RefSeq, Jul 2008] Expression Biased expression in liver (RPKM 16.7), kidney (RPKM 9.5) and 9 other tissues See more Orthologsmouse all

URG: BACKGROUND INFORMATION: Up-regulated Gene clone 7 (URG7) is an ER resident protein, whose expression is up-regulated in the presence of hepatitis B virus X antigen (HBxAg) during HBV infection. In virus-infected hepatocytes, URG7 shows an anti-apoptotic activity due to the PI3K/AKT signalling activation, does not seem to have tumorigenic properties, but it appears to promote the development and progression of fibrosis. However, the molecular mechanisms underlying URG7 activity remain largely unknown. To shed light on URG7 activity, we first analysed its interactome in HepG2 transfected cells: this analysis suggests that URG7 could have a role in affecting protein synthesis, folding and promoting proteins degradation. Moreover, keeping into account its subcellular localisation in the ER and that several viral infections give rise to ER stress, a panel of experiments was performed to evaluate a putative role of URG7 in ER stress. Our main results demonstrate that in ER-stressed cells URG7 is able to modulate the expression of Unfolded Protein Response (UPR) markers towards survival outcomes, up-regulating GRP78 protein and down-regulating the pro-apoptotic protein CHOP. Furthermore, URG7 reduces the ER stress by decreasing the amount of unfolded proteins, by increasing both the total protein ubiquitination and the AKT activation and reducing Caspase 3 activation. CONCLUSIONS: All together these data suggest that URG7 plays a pivotal role as a reliever of ER stress-induced apoptosis. SIGNIFICANCE: This is the first characterisation of URG7 activity under ER stress conditions. The results presented here will help to hypothesise new strategies to counteract the antiapoptotic activity of URG7 in the context of the viral infection.

GeneCards tieto tästä URG7 geenistä: 

https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=ABCC6&keywords=URG7

GeneCards Summary for ABCC6 Gene

ABCC6 (ATP Binding Cassette Subfamily C Member 6) is a Protein Coding gene. Diseases associated with ABCC6 include Pseudoxanthoma Elasticum and Arterial Calcification, Generalized, Of Infancy, 2. Among its related pathways are Regulation of activated PAK-2p34 by proteasome mediated degradation and Photodynamic therapy-induced NFE2L2 (NRF2) survival signaling. Gene Ontology (GO) annotations related to this gene include transporter activity and ATPase-coupled transmembrane transporter activity. An important paralog of this gene is ABCC1.

 

Linkki lisää:  NRF2 kohdegeenit ovat iso joukko ja liittyvät mm UPR järjestelmän.

NRF2 proteiinin omassa funktiossa ja säätelyjärjestelmässä on tärkeä KELCH-proteiini  KLHL19 eli Keap1( eräs kelch-propellirakenteinen proteiini) https://www.genecards.org/cgi-bin/carddisp.pl?gene=NFE2L2&keywords=NRF2

EnzymeRegulation:

• Activated by cell derived metabolites including itaconate and fumarate. NF2L2_HUMAN,Q16236
• (Microbial infection) Transcription factor activity on antioxidant target genes is significantly inhibited by SARS coronavirus-2/SARS-COV-2. NF2L2_HUMAN,Q16236 

PPi, pyrofosfaatin muodostuminen ja merkitys hypertensiossa

Haen lähteitä. Arvelen,  että tällä  "pistellä" voi olla osuutta esim hypertensiossa.Tässä on  hakuja  PPI ja fosfaateista yleensä hyperntensiossa:  Vielä suomentamattomiaosin.

(I)  PPI  osuus.
Clin Lab. 2012;58(11-12):1129-34.Using a filtration technique to isolate platelet free plasma for assaying pyrophosphate.

Tolouian R, Connery SM, O'Neill WC, Gupta A. Source Division of Nephrology and Hypertension, Paul L. Foster School of Medicine, Texas Tech University Health Sciences Center, El Paso, TX, USA
VERISUONTEN KALKKEUTUMINEN on vahva ennusteellinen merkitsijä sydänverisuonitauti mortaliteetista.  Verisuonten kalkkeutumista  estävä kriittinen inhibiittoriaine on  pyrofosfaatti PPi. Hemodialyysipotilailla on havaittu plasman PPi- pitoisuuksien alenemaa, mikä viittaisi pyrofosfaattimetabolian muuntumisen olevan syynä hemodialyysipotilaiden verisuonten kalkkeutumisiin.
 Verihiutaleissa on runsaasti pyrofosfaattia (PPi),   ja plasmaa varastoitaessa ja prosessoitaessa vapautuu tätä ja se aiheuttaa  virheellisiä korkeita PPi pitoisuuksia. Kun valmistellaan plasmanäytteitä sopiviksi pyrofosfaattipitoisuuksien määritykseen, poistetaan verihiutaleet ultrasentrifugoiden. Sen takia plasman  pyrofosfaattien (PPi)  mittauksia on tehty vain tutkimuslaboratorioissa, koska kaikissa kliinisissä laboratorioissa ei ole saatavilla ultrasentrifugia.

 Otsikon tutkimuksessa testattiin  parannettua metodia  verihiutaleettoman plasman valmistamiseksi filtroimalla tietynkokoisella filtterillä, joka eliminoi verihiutaleet ja minimoi niiden  vapauttaman pyrofosfaatin (PPi)  määrän.
Sitten verrattiin hemodialyysipotilaiten  verinäytteitä  ( entisen tekniikan mukaan ja uudella tekniikalla otettuina) . Filtraatiotekniikalla saatiin huomattavasti alempia  verihiutalemääriä ja PPi pitoisuuksia. Tekniikka näyttää  tehokkaalta  trombosyyttejä poistettaessa ilman että ne vahingoittuvat ja  sitä voidaan käyttää kliinisissä laboratorioissa valmisteltaessa  verihiutaletonta plasmaa PPi mittauksiin.

(II) PPI  kalkkipyrofosfaatti kiteissä.
Calsiumpyrofosfaattikiteet. Kondrokalkinoosi. 
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22303527

Reumatismo. 2012 Jan 19;63(4):207-20. doi: 10.4081/reumatismo.2011.207. Epidemiology of gout and chondrocalcinosis. Ciancio G, Bortoluzzi A, Govoni M.

KIHTI on tavallinen syy tulehdukselliseen artriittiin ja sitä potee  ainakin yksi prosentti teollistuneitten maitten väestöstä. Se liittyy läheisesti  hyperuricemiaan, (kohonnut virtsahappopitoisuus veressä)  ja siinä on mono-natrium uraattikiteiden  muodostumista ja palautuvaa saostumista nivelissä  ja nivelten ulkopuolisissa  kudoksissa.   Näyttää olevan nousua kihdin prevalenssissa ja insidenssissä. Lukuisat riksitekijät osaltaan selittävät lisääntymissuuntausta ja niihin kuuuu ravinnon ja elintavan muuttumiset, geneettisest tekijät, diureettien käyttö, muut samanaikaiset taudit kuten hypertensio, diabetes, kardiovaskulaarinen tauti, krooninen munuaistauti ja metabolinen oireyhtymä.
 Chondrokalcinoosissa saostuu kalsiumpyrofosfaattikiteitä nivelkudoksiin, tavallisimmin fibroottiseen rustoon ja hyaliiniseen rustoon. Iäkkäämmillä on tavallista  sporadinen  kondrokalkinoosi ja usein siihen liittyy osteoartriitti.
 Sekundäärisen kondrokalkinoosiin altistaa  metabolisina häiriöinä hereditäärinen hemokromatoosi, hyperparatyreoidismi ja hypomagnesemia. Kondrokalkinoosin prevalenssi  on vielä jokseenkin  tuntematon ja se vaihtelee riippuen diagnostisita kriteereistä, mitä eri tutkimukset käyttävät.

(III) Simvastatiinin vaikutuksesta mevalonaattitien entsyymitasossa endoteeliin   tiedetään enemmän, mutta lisäksi on  muutakin edullista vaikutusta  verisuoniston sileisiin lihaksiin ja tämä tapahtuu  kloridikanavien säädön kautta.  Simvastatiinilla havaittiin edullista   vähentävää vaikutusta  hypertensiivisiin aivoverisuonimuutoksiin: tämä vaikutus tulee esiin  volyymivälitteisen kloridikanavan vaimennussäädön kautta, jolloin sileän lihaksen proliferoituminen  estyy ( Löydös on eläinkokeesta)

Our data suggested that simvastatin ameliorates cerebrovascular remodeling in the hypertensive rat through inhibition of vascular smooth muscle cell proliferation by suppression of volume-regulated chloride channel.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20644009

(IV)  Simvastatiinin aiheuttama farnesyyli PPI:n vähenemä oli edullinen  muistiinpainamiselle. riippumatta sen muista vaikutuksista.

Neuroscience. 2012 Jan 27;202:1-9. doi: 10.1016/j.neuroscience.2011.12.007. Epub 2011 Dec 13.Simvastatin-mediated enhancement of long-term potentiation is driven by farnesyl-pyrophosphate depletion and inhibition of farnesylation. Mans RA, McMahon LL, Li L.

 Simvastatiini, joka  on kompetitiivinen estäjä 3-HMG-CoA-reduktaasille ja laajalti käytetty hyperkolesterolemian hoidossa, omaa myös  monia positiivisia pleiotrooppisia vaikutuksia, joiden arvellaan ilmenevän itsenäisesti,   riippumatta kolesterolia alentavasta vaikutuksesta.
Simvastatin (SV), a competitive inhibitor of 3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA reductase and a widely prescribed treatment for hypercholesterolemia, exerts numerous positive pleiotropic effects that are thought to occur independent of its cholesterol-lowering properties.

 Transgeenisen Hiiren Alzheimers- muodossa on  osoitettu  kroonisen simvastatiinihoidon  palauttavan kognitiivistä funktiota ja lisäävän oppimista ja muistia ilman että aivojen totaali kolesterolipitoisuus tai amyloidi-beta pitoisuudet vaikuttuvat.

In previously published work, we have shown that chronic SV treatment rescues cognitive function in a transgenic mouse model of Alzheimer's disease, and enhances learning and memory in non-transgenic mice without affecting total brain cholesterol and amyloid-beta levels.

 Tutkijat ovat myös osoittaneet, että simvastatiinilla on kykyä lisätä LTP:tä  ( muistiinpainamista) (pitkäaikaispotentiaalia)  aivojen hippokampin  CA1 alueessa mekanismilla, joka  välittyy PI-3K/Akt aktivaatiolla  LTP:n induktion aikana. Otsikon tutkimus tehtiin, jota voitaisiin paremmin ymmärtää, millä molekulaarisella  mekanismilla Simvastatiini indusoi LTP:n lisääntymää.

More recently, we demonstrated the ability of SV to enhance long-term potentiation (LTP) in the CA1 region of the hippocampus in slices from wild-type C57BL/6 mice via a mechanism dependent upon phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-K)/Akt activation during LTP induction.
 The present study was conducted to better understand the molecular mechanisms underlying SV-induced enhancement of LTP.

Erityisesti havaittiin, että  kun estettiin isoprenoidien  aineenvaihdunnallisten välituotteiden tuotanto kolesterolin biosynteesiprosessissa , triggeröityi esiin  alavirtatapahtumia, jotka johtivat LTP:n lisääntymiseen. 

Specifically, it was found that inhibiting production of isoprenoid intermediates in the biosynthetic pathway for cholesterol triggers the downstream events leading to enhanced LTP.

Mielenkiintoinen havaitno oli myös , että kaksi isoprenoidivälituotetta saattoi omata aivan erilaiset vaikutukset.  FPP ( farnesyyl-PPi)   molekyylin lisääminen poisti simvastatiinin  LTP-:tä lisäävän vaikutuksen. Mutta  Geranylgeranyl-PPi lisäys ei aiheuttanut sellaista.

Interestingly, two major isoprenoid intermediates exhibit differential effects. Replenishment of farnesyl pyrophosphate, but not geranylgeranyl pyrophosphate, abolished the LTP-enhancing ability of SV.

Paralleelisti tämän löydön kanssa  estämällä farnesylaatio , mutta ei geranylgeranylaatiota,  saatiin palautettua  LTP:n lisääntyminen, jota simvastatiini pystyi aiheuttamaan. 

In parallel to this finding, inhibiting farnesylation, but not geranylgeranylation, replicated the enhancement of LTP caused by SV. 

Ja lopuksi farnesylaation esto edisti Akt- aktivaatiota LTP-  induktio faasin aikana
Finally, inhibiting farnesylation promotes the activation of Akt during the induction phase. 

Yhteenvetona Simvastatiini lisää hippokampoin CA1 alueen  LTP:tä moduloimalla isoprenylaatiosta-riippuvia  molekulaarisia  teitä  farnesyylitransferaasientsyymistä alaspäin. Nämä löydöt auttavat identifioimaan uusia terapeuttisia aineita, jotka moduloivat synaptisia ja kognitiivisia funktioita.


 Together, these results suggest that SV enhances LTP in CA1 by modulating    isoprenylation-dependent molecular pathways,  downstream of farnesyl transferase. These findings will aid in the identification of novel therapeutic targets that modulate synaptic and cognitive function.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22192838 

(V) Alendronaatti on FPPS estäjä., FOSAMAX , muistuttaa PPi , mutta ei estä mineralisoitumista.
http://en.wikipedia.org/wiki/Alendronic_acid
 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19800872