IP6K2 ja PPIP5K. Vaikutus solusykliin, p53:een ja bioenergeettisen tasapainoon

1. PPIP5K

KO of 5-InsP₇ kinase activity transforms the HCT116 colon cancer cell line into a hypermetabolic, growth-inhibited phenotype.

Gu C, Nguyen HN, Ganini D, Chen Z, Jessen HJ, Gu Z, Wang H, Shears SB.

Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Nov 7;114(45):11968-11973. doi: 10.1073/pnas.1702370114. Epub 2017 Oct 25. Abstract

The inositol pyrophosphates 5-InsP₇ (diphosphoinositol pentakisphosphate) and 1,5-InsP₈ (bis-diphosphoinositol tetrakisphosphate) are highly energetic cellular signals interconverted by the diphosphoinositol pentakisphosphate kinases (PPIP5Ks). 
Here, we used CRISPR to KO PPIP5Ks in the HCT116 colon cancer cell line. This procedure eliminates 1,5-InsP₈ and raises 5-InsP₇ levels threefold. Expression of p53 and p21 was up-regulated; proliferation and G1/S cell-cycle transition slowed. Thus, PPIP5Ks are potential targets for tumor therapy. Deletion of the PPIP5Ks elevated [ATP] by 35%; both [ATP] and [5-InsP₇] were restored to WT levels by overexpression of PPIP5K1, and a kinase-compromised PPIP5K1 mutant had no effect. This covariance of [ATP] with [5-InsP₇] provides direct support for an energy-sensing attribute (i.e., 1 mM K_m for ATP) of the 5-InsP₇-generating inositol hexakisphosphate kinases (IP6Ks). We consolidate this conclusion by showing that 5-InsP₇ levels are elevated on direct delivery of ATP into HCT116 cells using liposomes. Elevated [ATP] in PPIP5K^-/- HCT116 cells is underpinned by increased mitochondrial oxidative phosphorylation and enhanced glycolysis. To distinguish between 1,5-InsP₈ and 5-InsP₇ as drivers of the hypermetabolic and p53-elevated phenotypes, we used IP6K2 RNAi and the pan-IP6K inhibitor, N2-(m-trifluorobenzyl), N6-(p-nitrobenzyl) purine (TNP), to return 5-InsP₇ levels in PPIP5K^-/- cells to those of WT cells without rescuing 1,5-InsP₈ levels. Attenuation of IP6K restored p53 expression but did not affect the hypermetabolic phenotype. Thus, we conclude that 5-InsP₇ regulates p53 expression, whereas 1,5-InsP₈ regulates ATP levels. These findings attribute hitherto unsuspected functionality for 1,5-InsP₈ to bioenergetic homeostasis.

Published under the PNAS license.

Free PMC Article

Similar articles

 

Select item 224469642.

Genetics of gene expression in primary immune cells identifies cell type-specific master regulators and roles of HLA alleles.

Fairfax BP, Makino S, Radhakrishnan J, Plant K, Leslie S, Dilthey A, Ellis P, Langford C, Vannberg FO, Knight JC.

Nat Genet. 2012 Mar 25;44(5):502-10. doi: 10.1038/ng.2205.

-- Using paired purified primary monocytes and B cells, we identify new predominantly cell type-specific cis and trans expression quantitative trait loci (eQTLs), including multi-locus trans associations to LYZ and KLF4 (znf) in monocytes and B cells, respectively. Additionally, we observe a B cell-specific trans association of rs11171739 at 12q13.2, a known autoimmune disease locus, with IP6K2 (P = 5.8 × 10(-15)), PRIC285 (P = 3.0 × 10(-10)) and an upstream region of CDKN1A (P = 2 × 10(-52)), suggesting roles for cell cycle regulation and peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ) signaling in autoimmune pathogenesis.Free PMC Article

Similar articles

 

Select item 210789643.

p53-mediated apoptosis requires inositol hexakisphosphate kinase-2.

Koldobskiy MA, Chakraborty A, Werner JK Jr, Snowman AM, Juluri KR, Vandiver MS, Kim S, Heletz S, Snyder SH.

Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Dec 7;107(49):20947-51. doi: 10.1073/pnas.1015671107. Epub 2010 Nov 15.

Inositol pyrophosphates (PP-InsPx)  have been implicated in numerous biological processes.

 Inositol hexakisphosphate kinase-2 (IP6K2), which generates the inositol pyrophosphate , PP-IP5, diphosphoinositol pentakisphosphate (IP7), influences apoptotic cell death. The tumor suppressor p53 responds to genotoxic stress by engaging a transcriptional program leading to cell-cycle arrest or apoptosis. 

We demonstrate that IP6K2 is required for p53-mediated apoptosis and modulates the outcome of the p53 response. Gene disruption of IP6K2 in colorectal cancer cells selectively impairs p53-mediated apoptosis, instead favoring cell-cycle arrest. IP6K2 acts by binding directly to p53 and decreasing expression of proarrest gene targets such as the cyclin-dependent kinase inhibitor p21.Free PMC Article

Similar articles

 

Select item 113374974.

Inositol hexakisphosphate (IP6)kinase 2 mediates growth suppressive and apoptotic effects of interferon-beta in ovarian carcinoma cells.

Morrison BH, Bauer JA, Kalvakolanu DV, Lindner DJ.

J Biol Chem. 2001 Jul 6;276(27):24965-70. Epub 2001 May 3. Abstract

Interferons (IFNs) regulate the expression of genes that mediate their antiviral, antitumor, and immunomodulatory actions. We have previously shown that IFN-beta suppresses growth of human ovarian carcinoma xenografts in vivo and induces apoptosis of ovarian carcinoma cells in vitro. To investigate mechanisms of IFN-beta-induced apoptosis we employed an antisense technical knockout approach to identify gene products that mediate cell death and have isolated several regulators of interferon-induced death (RIDs). In this investigation, we have characterized one of the RIDs, RID-2. Sequence analysis revealed that RID-2 was identical to human inositol hexakisphosphate kinase 2 (IP6K2). IP6K2 is post-transcriptionally induced by IFN-beta in ovarian carcinoma cells. A mutant IP6K2 with substitutions in the putative inositol phosphate binding domain abrogates IFN-beta-induced apoptosis. These studies identify a novel function for IP6K2 in cell growth regulation and apoptosis.

Free PMC Article

Similar articles

 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29512757

IP7 insuliinia vapauttamassa

LÄHDE: CELL BIOLOGY: IP₇ Debut in Insulin Release

Shinya Nagamatsu and Mica Ohara-Imaizumi

An inositol compound determines the capacity of the pancreas to release insulin and may function similarly in other secretory cells.

FOSFAATIN HIENOSÄÄTÖ. Fosfaatin ongelma.

Kehon fosforin hienosäätömekanismin salat alkavat saada hahmoa

Mitä fosforista on opetettu ravintotieteen allalla. Kts tiedot 2004 NNR laitoksesta:

1. Toistoa vanhasta tiedosta:

LÄHDE NNR2004 ISBN 92-893-1062-6 Luku 30 Ss 323-5.
Fosfaatti P
(1). Suositukset.
(2). Fysiologia ja aineenvaihdunta
(3). Suositeltu tarve ja saanti
(4). Suurin hyväksyttävä saanti ja myrkyllisyys
(5). Fosforin lähteet ravinnossa ja fosforin saanti
Suomen Kansanterveyslaitoksen elintarviketaulukoista www.fineli.fi

(1). Suositukset FOSFORIN saannista

Naisten suositeltu fosforin saanti on 600 mg päivässä. Keskimääräinen tarve heillä on 450 mg päivässä. Alin saanti on tasoa 300 mg.
Miesten suositeltu fosforin saanti on 600 mg päivässä. Keskimääräinen tarve on 450 mg. Alin saanti on tasoa 300 mg.
2-5 vuotiaitten lasten fosforin suositeltu saanti on 470 mg.
6-9 vuotiaitten lasten suositeltu saanti on 540 mg.
10-13 vuotiaitten lasten suositeltu saanti on 700 mg.

(2) FOSFORIA on runsaasti kehossa ja suurin määrä sitä esiintyy luustossa hydroksiapatiittina. Pehmeässä kudoksessa fosfori on lähinnä fosfaattiryhminä sitoutuneena orgaanisiin yhdistyksiin.

FOSFORIN fysiologia ja aineenvaihdunta

FOSFORIN (P) IMEYTYMINEN tapahtunee monella mekanismilla osittain liittyneenä kalsiumin (Ca) aineenvaihduntaan. Dieetin orgaaniset fosfaattiyhdisteet hydrolysoituvat, joten imeytyessään fosfori on useimmiten epäorgaanisena fosfaattina (Pi, inorganic phosphate). Fosforin imeytyminen aikuisella on 55-70 –prosenttista(%) ja vauvoilla sekä muilla lapsilla imeytyy 65 - 90 % fosforista. Mutta huonosti liukenevistä fosforiyhdisteistä, kuten fytiinistä (IP6), arvioidaan imeytymisen olevan edellämainittua alempaa.

NÄYTTÄÄ PUUTTUVAN SELLAINEN SOPEUTUMISMEKANISMI, JOLLA KEHO VOISI PARANTAA FOSFAATIN IMEYTTÄMISTÄÄN SAANNIN OLLESSA MATALA, näin arvellaan vuonna 2004.
PLASMAN fosforipitoisuudet ovat jokseenkin vakioiset (0.8 -1.4 mmol litrassa) ja säätyvät munuaisen kautta tapahtuvalla erityksellä.
VITAMIINI D-status vaikuttaa imeytymiseen. Kalsitrioli (D3) lisää ja sen vähentymä alentaa fosforin imeytymistä.
HYDROKSIAPATIITTI sisältää kalkkia ja fosforia suhteessa 1:2. Se on luuston kaikkein tärkein epäorgaaninen osa.
SOLUNSISÄINEN FOSFORI omaa luustotehtäviensä lisäksi tärkeän solunsisäisen säätelijän osan. Sitä kuuluu osana kaikkien biokemiallisten pääluokkien yhdisteisiin (siis fosfaattia on proteiineissa, hiilihydraateissa, lipideissä, vitamiineissa, suoloissa).
FOSFORYLAATIOT ja ENTSYYMIT fosforylaasit, fosfokinaasit PKs) siirtelevät fosfaattiryhmiä ja lisäävät niitä molekyyliin. Sokerien aktivoituminen on liittymistä fosfaatteihin.
DEFOSFORYLAATIOT ( ja ENTSYYMIT fosfataasit) siirtelevät myös fosfaattiryhmiä, ne poistavat fosfaatteja kohdemolekyyleistä.
Aineenvaihdunnallisten tapahtumien keskeisiä ilmiöitä ovat fosforylaatio-defosforylaatioreaktiot ja niihin tarvittava energia saadaan energiapitoisista fosforisidoksista, joita on esim, ATP ja kreatiinifosfaatti CrP. (Tässä vaiheessa 2004 ei tarkemmin puhuta korkea-energisista inositolipyrofosfaateista IPPs vielä mitään)

PUSKURITOIMINTA. Fosforiyhdisteillä on säätelytehtävää myös solujen välisessä ja solujen sisäisessä happo-emästasapainossa.
RAKENTEISSA fosforia esiintyy fosfolipideissä (PL), jotka ovat useimpien biologisten kalvojen pääkomponentteja, sekä nukleotideissa (A, T, G, C, U) ja nukleiinihapoissa (DNA, RNA). ( Tässä ei vielä hahmoteta erikseen Inositolifosfaattien IPx ja fosfoinositideien PI ja energisten IPP keskistä sykliä).

Pi, INORGAANINEN FOSFAATTI, (Inorganic Phosphor)
Hyvin vähäinen, mutta sitä tärkeämpi kehon fosforin esiintymismuoto on inorgaaninen fosfaatti Pi. FOSFORIN PUUTETTA on todettu vain ennenaikaisilla vauvoilla, riittämättömän suonensisäisen ravitsemuksen (TPN) aikana, anorexiapotilailla, alumiinihydroksidia (Al (OH)3) happovaivoihinsa ( antacida-lääkkeenä) saavilla, koska Al(OH)3 sitoo fosforia estäen sen imeytymistä.
FOSFORIN PUUTTEEN OIREET OVAT
lihasheikkous, ruokahalun puute (anorexia), pahoinvointi (nausea), luuston kalkin irtoama (decalsifikaatio).

(4) FOSFAATIN SUURISTA ANNOKSISTA JA MYRKYLLISYYDESTÄ
Terveillä aikuisilla esiintyvä tehokas kehon fosforia säätelevä munuaiseritys estää fosforin kertymiä. Sairaustiloissa kuitenkin havaitaan pehmytosakudosten kalkkiintumisia plasman kalsiumpitoisuuksien ollessa pitkään koholla.
AKUUTTI HYPERFOSFATEMIA Akuutti liian korkea fosforinpitoisuus veressä johtaa seerumin kalkkipitoisuuden laskuun (hypokalsemiaan) ja samalla kramppeihin.
Ca: P SUHDE. Kalsiumin ja fosforin välinen suhde on kriittisempää vauvoilla eikä suhteen tulisi nousta yli tason 0.9:1 - 1.7:1 (mmol: mmol). Aikuiselle korkein siedettävä fosforin saanti on noin 70 mg painokiloa kohden. US FNB määrittelee aikuiselle fosforin siedettävän ylärajan (Tolerable Upper Intake, TOI) joka on 4000 mg päivässä ( siis neljä grammaa).
EU SCF ei ole vielä asettanut tällaista fosforin saannin siedettävyyden ylärajaa.
NNR komitea on ollut tietoinen kansainvälisestä kiistelystä, mikä liittyy siihen, onko kalsiumin ja fosforin suhde ravinnossa kliinisesti merkittävä vai ei. Nykyinen US-suositus kumosi sellaisen suhteen merkityksen muiden taas kyseenalaistaessa tehdyn johtopäätöksen.
Muuan erityinen pohdinnan aihe on myös, voisiko vahvafosforinen vähäkalkkinen ravinto olla syynä ihmisten hypokalsemialle ja /tai sekundaariselle hyperparatyreoidismille ja täten osaltaan vaikuttaa osteoporoosin kasvavaa prevalenssia monissa länsivaltiossa.

FOSFORIPITOISET RAVINTOLISÄT ruoan prosessoimisissa saattavat koitua jollakin yksilöillä merkitseviin määriin, mutta asian fysiologisesta tai kliinisestä merkityksestä taas on vain rajoitetua tietämystä.

(5). Fosforin lähteet ravinnossa ja fosforin saanti

FOSFORI Melkein kaikissa elintarvikeryhmissä on fosforia, lähinnä fosfaatteina ja usein proteiinipitoisuuteen korreloivana.(Tämän huomaa esim. varsinkin eräät munuaispotilaat, joiden tulisi rajoittaa fosfaatin saantia)
FYTIINI, INOSITOLIHEKSAFOSFAATTI (IP6)
Viljojen ja palkohedelmien fosforipitoisuudet ovat melkoisia ja esiintymismuotona on inositoliheksafosfaatit (fytiini). Siinä voi olla mahdollisesti vähemmän saatavilla olevaa muotoa.
RAVINTOLISÄT Ravintolisinä käytetään fosforiyhdisteitä, esim niiden vettä sitovien ominaisuuksien takia.
POHJOISMAINEN RAVINTO
Pohjoismainen ravinto sisältää fosforia energiatiheytenä ilmaisten 1500-2000 mg fosforia / 10 MJ ( 2380 kcal)."

2 (Omaa tekstiä) NYKYVAIHEESTA

Tuskin varsinaista ravintoperäistä fosforin puutetta ihmiskunnassa koskaan esiintyy, mutta sen aineenvaihdunta kehossa on altis häiriöille monissa kudoksissa ja solutyypeissä. Tämän takia on arvokasta lisätietoa tullut viime vuosina fosfaatin kehon sisäisestä säätymisestä ja inositolifosfaattijärjestelmän osuudesta siinä.
Uusia tutkimustietoja on kuin tähtiä taivaalla ja uusia keksitään lisää, mutta otan tämän yhden koska siinä viitataan asian tuntemattomaan seikkaan, fosfaatin pitoisuuden solusäätöön.

Esimerkki Detalji 
FOSFAATIN GENEETTISESTÄ HIENOSÄÄTELYSTÄ ja INOSITOLIPYROFOSFAATTIEN (IPP) alueesta.

LÄHDE
 1. Philip W. Majerus* A Discrete Signaling Function for an Inositol Pyrophosphate. ci. STKE, 11 December 2007 Vol. 2007, Issue 416, p. pe72[DOI: 10.1126/stke.4162007pe72]Division of Hematology, Washington University School of Medicine, 660 South Euclid, St. Louis, MO 63110, USA.

Suomennosta abstraktista _Abstract:

(1) Inositolipyrofosfaatit (IPP) ovat viime aikoihin asti ollet tehtäviltään määrittämättömiä kehomolekyylejä. Tiede- nimisessä julkaisussa on ollut äskettäin pari artikkelia, joissa on selkeästi määritelty IP7 pyrofosfaatin funktio. Se on IPP molekyyli, jossa on vain yksi pyrofosfaatti. (PP-IP5)  Tätä on hiivasolussa koodaamassa geeni Vip1.
(2) Tämä Tämä IP7 pyrofosfaattimuodon PP molekyyli on joko 4 tai 6 asemassa ja sellaista muotoa tarvitaan Cykliini-Cdk inaktivoimiseen tekijöissä Pho80, Pho81 ja Pho85. Kun nyt kinaasi estyy, se aiheuttaa, että tapahtuu tumaan translokoituminen tekijässä Ph4 ja se on taas transkriptiotekijä, joka edistää niiden geenien ilmenemistä, joita tarvitaan fosfaatin assimiloimiseen ( sulauttamiseen) tilanteessa kun on matala fosfaattipitoisuus. Jos solukasvu tapahtuu matalassa fosfaattipitoisuudessa, tätä IP7 muotoa kertyy, akkumuloituu, ja tämä taas johtaa niiden geenien ilmenemiseen, jotka osallistuvat tärkeän fosfaatin hankkimiseen.

(1) Inositol pyrophosphates were, until recently, without clearly defined functions. Two recent papers in Science have now clearly defined a function for an IP7 pyrophosphate (inositol hexaphosphate with one pyrophosphate) that is the product of the enzyme encoded by the Vip1 gene in Saccharomyces cerevisiae.
(2) This IP7 with a pyrophosphate tentatively assigned to be on either the 4 or 6 position is a cofactor that is required for inactivating the cyclin–cyclin-dependent kinase complex of Pho80, Pho81, and Pho85. Inhibition of the kinase results in the nuclear translocation of Pho4, which is a transcription factor that promotes expression of genes required for phosphate assimilation under conditions of low phosphate.
When grown in low-phosphate media, IP7 accumulates, which leads to the expression of genes involved in the acquisition of phosphate.
www.nature.com/nature/journal/v461/n7261/images/nature08449-i1.0.jpg

3. ARVELUNI

Tässä tulee mieleen myös sekin, että tietyissä lisääntyvissä kansantaudeissa ongelmat ovat (myös) fosfaatin alueella, mutta sen poikkeavan saostuman, fosfaattiaggrekaattien ja toisaalta tarpeellisten fosforylaatioitten estymän alueella, joten yhä enemmän tullaan keskittymään fosfaatin aineenvaihdunnan integratiivisiin seikkoihin. Siis fosfaaatiaineenvaihdunta täytyy hahmottaa ja saada "irtautumaan" normaaliksi milloin mistäkin jumittumisesta. Tuskin muuten on tautia, missä ongelmaan ei liity fosfaatti. Fosfaatista voi olla funktionaalinen puute miljöössä, missä on ylen paljon fosfaattiaggrekaattia. Fosfaatin oikea suuntaus pois toxiselta tieltä on sen ihmiskehossa luuhun ja matriksiin suuntautuva tie ja vapaa säätelevä mnuaiseritys,joten ensiapu fosfaattiaineenvaihdunnan oikeaan suuntaamiseen on liikunta, raikas ilma, hyvä hengitys ja riittävän puhdas vesi. perusfysiologian oikaisijat.  Jos ei kerran päivässä hiki nouse pintaan jostain liikunnasta tai työstä, niin liikuntaa on liian vähän.
5.1.2010 14:10 Päivitystä 7.2. 2015.

IP7 tekee nonentsymaattisen fosforylaation proteiineihin

LÄHDE: Science 306 (5704): 2101-2105
Adolfo Saiardi, Rashna Bhandari, Adam C. Resnick, Adele M. Snowman, Solomon H. Snyder
Phosphorylation of Proteins by Inositol Pyrophosphates (2004)
http://stke.sciencemag.org/cgi/content/abstract/sci;306/5704/2101

Inositolipyrofosfaatit IP7 ja IP8 sisältävät korkeaenergisiä pyrofosfaattisidoksia.
The inositol pyrophosphates IP7 and IP8 contain highly energetic pyrophosphate bonds.

"Vaikka niitä on havaittu monissa biologisissa funktioissa niiden molekulaarinen vaikutuskohta/kohdat ei(vät) ole ollut(olleet) selvillä aiemmin. Tässäkin artikkelissa kerrotaan yrityksistä löytää vaikutuskohtia.
Tutkijat käyttivät radioaktiivisella nuklidilla merkattua IP7 molekyyliä ja löysivät monien eukaryoottisten proteiinien fosforylaatioita.
He havaitsivat myös hiivan endogeenisen IP7 fosforyloivan endogeenisia proteiineja. Tämä IP7:n tekemä fosforylaatio on luonteeltaan nonentsymaattinen tapahtuma ja saattanee edustaa uutta (novel) intrasellulaarista signalointimekanismia."

(Kommenttini: Siis "energiakylpy" proteiinille, soveltuu varmaan hyvin suojaamaan kromosomaalista rakennetta ja korjaamaan DNA:ta tai vahvistamaan executiivisia tapahtumia) .