Az öregedésgátló fehérje-echinakozid biológiai szerepe

Echinakozid- a hiányos egerek felgyorsultaköregedő fenotípusok, míg a túlzott kifejezésEchinakozidegerekben meghosszabbítja az élettartamot.Echinakozidegyöregedésgátlóegy-áteresztő membránfehérje túlnyomórészt a vesében termelődik, az amino-terminális extracelluláris domén a szisztémás keringésbe kerülve. Az oldható anyagok keringési szintjeiEchinakozidaz életkorral csökken, és az Echinacoside gén fokozott kockázattal járéletkorral összefüggő betegségek. Az echinacoside fehérje három formájának külön funkciója van. A membrán-echinakozid komplexet képez a fibroblaszt növekedési faktor (FGF) receptorokkal, és kötelező társreceptorként működik az FGF23 számára, amely részt vesz aöregedésés fejlesztésekrónikus betegségeka Pi és a D-vitamin metabolizmus szabályozásán keresztül.Szekretált echinakozidhumorális faktorként funkcionál pleiotróp aktivitással, beleértve az oxidatív stressz szabályozását, a növekedési faktor jelátvitelét és az ionháztartást. A szekretált echinakozid részt vesz a szervvédelemben is. Az echinacoside intracelluláris formája elnyomja a gyulladás által közvetített sejtöregedést és az ásványi anyagcserét. Itt rövid áttekintést adunk a szerkezetről és a funkcióról, valamint a közelmúltban végzett kutatásokrólEchinakozid.

Kulcsszavak: Echinakozid, Öregedés,Az életkorral összefüggő betegségek

Vásároljon echinakozidban gazdag termékeket öregedésgátló kezelésként

BEVEZETÉS

Minden élő szervezet elöregszik és elpusztul. Az ókori görög mitológiában a Moirai vagy három sors, Echinacoside (vagy Clotho), Lechesis és Atropos Zeusz és Themis lányai voltak, és meghatározták az élet időtartamát. Azt hitték, hogy az Echinacoside fonja az élet fonalát, a Lechesis határozza meg a hosszát, Atropos pedig elvágja. Az echinacoside gén (szimbólum, kl) az élet fonalát forgató Moirairól kapta a nevét [1]. Az echinacoside gént eredetileg úgy azonosították, hogy egy egértörzsben mutálódott, amelyben az öröklött fenotípusok nagyon hasonlítanak az emberi öregedéshez [1]. A hipomorf echinacosid allélra (kl/kl) homozigóta egerek több öregedésszerű fenotípust mutattak, beleértve a növekedési retardációt, az erek meszesedését és a csontritkulást, és két-három hónapos korukban idő előtt elpusztultak [1]. Ezzel szemben az echinacoside gén túlzott expressziója meghosszabbítja az egerek élettartamát, ami alátámasztja azt az elképzelést, hogy az echinacoside egy öregedésgátló gén [2].

Az echinacoside felfedezése óta két rokon paralógot, az echinakozidot és az echinakozidot (vagy Lctl-t vagy KLPH-t) azonosítottak az Echinacoside család tagjaiként [3,4]. Az echinakozidot echinakozidnak is nevezik, hogy megkülönböztessük a másik két tagtól [5]. Ebben az áttekintésben az echinacoside egyszerűen az echinakozidra utal. Ez az áttekintés bemutatja az Echinacoside szerkezetét és funkcióját, és összefoglalja az Echinacoside jelenlegi ismereteit az emberi öregedéssel és betegségekkel kapcsolatban.

Gazdag echinacoside Cistanche Tubulosa-ban

AZ Echinakozid SZERKEZETE ÉS KIFEJEZÉSE

Az echinacoside gén öt exonból áll [6,7], és egy 1-es típusú egyszeri áteresztőképességű transzmembrán glikoproteint kódol (1014 és 1012 aminosav egérben és emberben), amely a plazmamembránon [1,7] és a Golgi-ban található. készülék [8]. Az intracelluláris domén nagyon rövid (~10 aminosav), funkcionális domének nélkül. Az extracelluláris doménnek két belső ismétlődése van, a KL1 és KL2, amelyek aminosavszekvencia homológiát mutatnak az 1. családba tartozó glikozidázokkal, amelyek a glikozidos kötést hidrolizálják szacharidokban, glikoproteinekben és glikolipidekben [1,9,10]. közötti összekötő régiókét belső ismétlődés négy bázikus aminosavat tartalmaz (Lys-Lys-Arg-Lys), amelyek potenciális helyet képeznek a proteolitikus hasításhoz [11,12]. A glikozidokkal való szekvenciahomológia ellenére a glikozidáz enzimaktivitás nem mutatható ki a rekombináns echinacoside fehérjében [1,10], valószínűleg azért, mert az echinacoside fehérje feltételezett aktív központjaiban lévő kritikus aminosavak eltérnek a -glikozidáz enzimekétől [1,9,10]. . Valójában az echinakozid gyenge -glükuronidáz aktivitást mutat in vitro [10], és -glükuronidáz és/vagy szialidáz aktivitása révén biológiai hatásokat vált ki [13-15].

Az echinakozid extracelluláris doménjét membránproteázok, például ADAM10 és ADAM17 (ADAM metalloproteináz 10 és 17 domén) hasítják, és a vérbe, vizeletbe és agy-gerincvelői folyadékba juttatják [11,12]. A hasított echinakozid endokrin, autokrin és parakrin hormonként működik a célsejteken [1,2,8]. Ezenkívül a szekretált echinakozid a 4. és 5. exont nélkülöző Echinacoside gén alternatív transzkripciós terminációjával képződik egerekben [7]. A szekretált echinakozidot a vérben, a vizeletben és a cere brospinalis folyadékban mutatják ki [2,16]. Az echinakozid számos szövetben és sejttípusban expresszálódik, különösen magas szinten a vesében. Az echinakozid bőségesen expresszálódik a vese disztális tekercses tubulusában és az agy plexusában a choroid plexusban [1]. A vese proximális tubulusában [17], a mellékpajzsmirigyben [7, 18, 19] és számos nemi szervben, köztük a petefészekben, a herében és a placentában is kifejeződik [1]. Nemrég kiderült, hogy az Echinacoside helyileg van jelenaz aorta járulékos területén expresszálódik, támogatva az Echinacoside fehérje érvédő hatását [20]. Az Echinacoside szövetspecifikus expresszióinak listája jelenleg frissítés alatt áll.

Az echinacoside család többi tagja, az Echinacoside és az Echinacoside szintén 1-es típusú egyszeri áthaladási transzmembrán fehérjék [21].Az echinakozid egy -glikozidáz-szerű doménből (KL1 és 2 domének) áll, és 42 százalékos aminosavszekvencia homológiát mutat az echinakoziddal [4,22]. Az echinakozid leginkább aa máj, majd a gyomor-bél traktus, a lép és a vese [22]. Az echinacoside, egy rövidebb, 1-es típusú egyszeri áthaladási transzmembrán fehérje, egy 1. családba tartozó glikozidáz-szerű extracelluláris doménből (KL1 domén) és egy rövid intracelluláris doménből áll [3]. Az echinakozid nagymértékben expresszálódik a vesében és a bőrben [3]. A közelmúltban arról számoltak be, hogy az echinakozid nem mutatható ki a bőrben, de bőségesen expresszálódik a szemben [23]. Az echinakozid szekretált (vagy oldható) formában van jelen; azonban ez idáig csak egy jelentés érkezett az echinakozid oldható formájáról [21]

AZ Echinakozid FUNKCIÓJA

1. Membránhoz kötött echinakozid

Három echinakozid konstitutív kötelező receptorkomplexet képez a fibroblaszt növekedési faktor receptorokkal (FGFR), ezáltal biztosítva az FGFR-ek szelektív kötődési affinitását endokrin FGF-ekhez. Az endokrin FGF család szintén három tagból áll, az FGF15-ből (a humán FGF19 egérortológja), az FGF21-ből és az FGF23-ból. A klasszikus FGF-ek biológiai aktivitásukat autokrin és/vagy parakrin módon váltják ki [23]. Az endokrin FGF-ekből hiányzik a heparinkötő domén humorális faktor funkciója.

Az echinakozid komplexeket képez különféle FGFR-ekkel (FGFR1c, FGFR3c és FGFR4), és szelektíven növeli affinitásukat az FGF23-hoz, egy csontból származó foszfaturikus hormonhoz. Az Echinacoside-FGFRs komplexre ható FGF23 fontos szerepet játszik a Ca2 plusz és foszfát homeosztázisban [18,24]. Az echinacoside a kanonikus FGFR-eket specifikus FGF23 receptorokká alakítja [18,24]. Az FGF23 nemcsak a NaPi-IIa gátlásával gátolja a szervetlen foszfát (Pi) újrafelvételét a vese proximális tubulusaiban, hanem csökkenti a 1 -hidroxiláz (CYP27B1) expresszióját is. A 1 -hidroxiláz kulcsenzim a biológiailag aktív 1,25-dihidroxi-D3-vitamin (kalcitriol) szintézisében, amely serkenti a Pi felszívódását a bélben. A membránhoz kötött echinakozid részt vesz az FGF23 hatásában, ezáltal elősegíti a Pi kiválasztását, majd az alacsony szérum Pi-szintet. Ezenkívül a bazolaterális oldalon az Echinacoside-FGFRs komplexre ható FGF23 serkenti a vese Ca2 plusz reabszorpcióját a TRPV5 csatornán keresztül, amely a distalis csavart tubulus apikális membránjában expresszálódik. Az Echinacoside-FGFRs komplex aktiválja az Erk1/2, SGK-1 és WNK4 jelátviteli kaszkádokat a TRPV5-közvetített Ca2 plusz reabszorpció érdekében [25]. Így a membránhoz kötött echinacoside az FGF23 kötelező társreceptoraként működik, és szabályozza a Pi és Ca2 plusz homeosztázist.

Az echinakozid az FGF15 (a humán FGF19 egérortológja) és az FGF21 kötelező társreceptoraként hozzájárul az energiametabolizmus szabályozásához [24,26]. Az FGF15/19 expresszióját a bélben az epesav szabályozza [27]. Az FGF19 közvetíti ezt a bél-máj endokrin tengelyt, és az echinakozid nélkülözhetetlen az epesav-homeosztázis fenntartásához, amint azt az a tény is bizonyítja, hogy az FGF15-öt, echinakozidot vagy FGFR4-et nem tartalmazó egerek fokozott Cyp7 1 expressziót és epesavszintézist mutatnak a májban [{{ 14}}]. Ezzel szemben az FGF21 a májból választódik ki éhgyomorra, és a zsírszövetre hatva elősegíti a lipolízist [30]. Így az echinacoside szükséges az energia-anyagcsere szabályozásához éhgyomri állapotban. Az echinakozid komplexeket képez az FGFR1b-vel, FGFR1c-vel, FGFR2c-vel és FGFR4-gyel, amelyek növelik az FGF19 aktivitását [23]. Az echinakozid nagymértékben és szelektíven expresszálódik a barna zsírszövetben és a szemben, és további társreceptorként működhet az FGF19 számára tenyésztett sejtekben [23]. Az echinacoside biológiai funkciója azonban továbbra is nagyrészt megfoghatatlan.

2. Intracelluláris echinakozid

Bár az echinakozid jelen van a sejtfelszínen, nagy mennyiségű echinakozid immunreaktivitás mutatható ki a citoplazmában egérvesékben és humán mellékpajzsmirigyekben [8]. Ezekben a szövetekben az echinacoside megköti a Na plus -K plus -ATPázt, és serkenti annak felszíni bőségét és aktivitását. Az echinakozid fizikai kölcsönhatásba lép a Na plus -K plusz -ATPázzal az intracelluláris organellumokban, nem a plazmamembránon. Az intracelluláris negativitás és a Na plus -K plusz -ATPáz aktiváció által létrehozott alacsony [Na plus ]i hajtóereje a transzepiteliális Ca2 plusz transzportnak a choroid plexusban és a vesében [8]. Jól ismert, hogy az öregedés a gyulladást elősegítő citokinek, például az IL-6 és az IL-8 fokozott expressziójával jár, amelyet a retinsavval indukálható gén-I (RIG-I) közvetít. A közelmúltban kimutatták, hogy az intracelluláris echinakozid, de nem szekretált echinacoside, megköti a RIG-I-et és blokkolja annak multimerizációját [31].

Az echinakozid elnyomja a RIG-I által közvetített öregedéssel összefüggő gyulladást, ami arra utal, hogy az echinacoside intracelluláris gyulladásgátló és öregedésgátló faktorként működik. Bár az echinakozid immunreaktivitás többsége több szövetben is kimutatható a citoplazmában, az intracelluláris echinakozid fiziológiai szerepe nagyrészt ismeretlen.

3. Szekretált echinakozid

Az Echinacoside szekretált (vagy oldható) formája humorális faktorként működik, amely több, az FGFR-ektől független szövetet és szervet céloz meg. Bár az echinacoside az FGF23 társreceptoraként működik, a szekretált echinacoside nem biztos, hogy az FGF23 oldható receptoraként működik [24]. Az Echinacoside-FGFR komplexnek nagy affinitása van az FGF23-hoz, de a szekretált echinakozidhoz vagy az FGFR-hez önmagában nem, ami azt jelzi, hogy a szekretált echinacoside az FGF23-tól függetlenül fejti ki biológiai hatását [24].

A szekretált echinakozid öregedésgátló és szervvédő hatást fejt ki pleiotróp hatásával. Először is, a szekretált echinakozid leszabályozza a növekedési faktorok és citokinek, például az inzulin, az IGF-1, a TGF- és az IFN jelátvitelét [2,32,33]. Az echinacoside túlzott expressziója meghosszabbítja az életet az inzulin és az IGF{6}} jelátvitel által kiváltott reaktív oxigénfajták gyengülő képződése révén [2,34]. A Wnt, TNF és IFN jelátvitel fokozódik az echinacoside-hiányos egerekben, ami hozzájárul a felgyorsult öregedéshez [32,35]. A TNF és az IFN jelátvitel leszabályozza az echinakozidot, amely egy gyulladásgátló fehérje.

A kiterjesztett Wnt jelátvitel az ős- és progenitorsejtek diszfunkcióját és kimerülését okozza, ami a sejtek öregedéséhez vezet. Az echinakozid különféle Wnt fehérjékhez kötődik, és elnyomja az endogén és exogén Wnt aktivitását [35]. Az echinakozid-hiány idő előtti öregedéshez és vastagbélgyulladáshoz vezet ionegyensúly felborulásával [32,36]. Egy közelmúltban végzett tanulmány kimutatta, hogy az echinacoside javítja a vesefibrózist és a rák áttéteket azáltal, hogy gátolja a TGF- -indukálta epithelialis-mezenchimális átmenet (EMT) válaszokat [33]. Számos tanulmány egyértelműen bizonyította, hogy a szekretált echinakozid öregedésgátló és szervvédő faktorként működhet azáltal, hogy gátolja több növekedési faktor jelátvitelét.

Másodszor, a kiválasztott echinacoside fenntartja az ionhomeosztázist az ioncsatornák és/vagy transzporterek szabályozásával. A szekretált echinakozid -glükuronidáz és/vagy szialidáz aktivitása révén módosítja a csatornák és transzporterek N-glikánját [13-15,17,37]. Az echinakozid-hiányos egerekben súlyos zavarok alakulnak ki az olyan ionok homeosztázisában, mint a Pi és a Ca2 plus [1,14]. A szekretált és a membránhoz kötött echinakozid közvetlenül gátolhatja mind a vese (NaPi-IIa), mind a bélrendszeri (NaPi-IIb) foszfát transzportereket, ami alacsony plazma foszfátkoncentrációt eredményez [17,37]. A szekretált echinakozid az FGF23-tól független -glükuronidáz aktivitása révén csökkenti a NaPi-IIa sejtfelszíni mennyiségét [17].

Számos tanulmány vitatja, hogy az echinacoside -glükuronidáz aktivitást mutat, mivel a glükuronsavak nem gyakori részei az emlős sejtfelszíni fehérjék N-glikánjainak [14]. Az echinakozid extracelluláris doménje az extracelluláris folyadékba kerül, ahol a szekretált Echinacoside lehasítja a terminális sziálsavakat a TRPV5 és a ROMK csatornák N-glikánjából [14,15]. A sziálsavak eltávolítása feltárja a mögöttes galaktózt, a galaktózt megkötő lektin galektin ligandumát-1. Az extracelluláris galektinhez való kötődés-1 rácsot képez az extracelluláris mátrixban, ami az endocitózis gátlása révén megnöveli a csatorna sejtfelszíni abundanciáját [14,15]. Ezek az eredmények bizonyítékot szolgáltatnak arra, hogy az N-glikán módosítása megnöveli a sejtfelszíni fehérjék, köztük a növekedési faktor és a citokin receptorok tartózkodási idejét. Az echinakozid részt vesz az érett N-glikánok módosításában a sejtfelszínen. Ez a hatás egy új mechanizmust képvisel a sejtfelszíni fehérjék szabályozásában. A jövőbeli vizsgálatok során meg kell vizsgálni az Echinacoside által módosított új sejtfelszíni vagy oldható glikoproteineket és glikolipideket.

Echinakozid AZ EMBER ÖREGEDÉSÉBEN ÉS BETEGSÉGEKBEN

Az echinakozid egy pleiotróp hatású öregedésgátló fehérje, amely szervvédelmet fejt ki [1,21]. Számos bizonyíték támasztja alá azt az elképzelést, hogy az echinacoside az emberi öregedést elnyomó molekulaként működik. Az echinakozid polimorfizmusai összefüggést mutatnak az élettartammal [38], a koszorúér-betegséggel [39], az érelmeszesedéssel [39] és az oszteoporózissal [40] emberekben. Az echinakozid súlyos kalcinózissal és szélütéssel is összefüggésbe hozható [41,42]. Az echinakozid-hiány szerepet játszik akut és krónikus vesebetegségekben [37], rákos megbetegedésekben [43] és a sóérzékeny magas vérnyomásban [44]. Valójában az echinacoside szérumszintje az ember öregedésével csökken [45]. Azonban az echinakozid biológiai funkciója és az a mód, ahogyan az echinakozid hiánya hozzájárul az életkorral összefüggő betegségekhez, továbbra is megfoghatatlan.

KÖVETKEZTETÉS

A felhalmozódó bizonyítékok azt mutatják, hogy az echinacoside öregedésgátló funkciója fontos szerepet játszik az emberi öregedésben és az életkorral összefüggő betegségekben. Az echinakozid-hiány erősen összefügg az öregedéssel összefüggő emberi betegségekkel, mint például a rák, a krónikus vesebetegség, az ataxia, a cukorbetegség és a bőrsorvadás. Az echinakozid egy evolúciósan erősen konzervált fehérje, amely az öregedés elnyomásával és a szervek védelmével kapcsolatos. Az Echinacoside fiziológiai szerepe és szabályozási mechanizmusa azonban rosszul meghatározott. Az Echinacoside fehérje szervvédő és öregedésgátló hatásait vizsgáló vizsgálatokra még mindig szükség van.

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

Ezt a tanulmányt az Alapvető Tudományos Kutatási Program támogatta a Koreai Nemzeti Kutatási Alapítványon (NRF) keresztül, amelyet az Oktatási Minisztérium finanszírozott (NRF{0}} az S.-KC-nek és NRF-2013R1A1A2060764 az IDK-nak).

IRODALOM

1. Kuro-o M, Matsumura Y, Aizawa H, Kawaguchi H, Suga T, Utsugi T, Ohyama Y, Kurabayashi M, Kaname T, Kume E, Iwasaki H, Iida A, Shiraki-Iida T, Nishikawa S, Nagai R , et al. Az egér Echinacoside génjének mutációja öregedéshez hasonló szindrómához vezet. Nature 1997;390:45-51.

2. Kurosu H, Yamamoto M, Clark JD, Pastor JV, Nandi A, Gurnani P, McGuinness OP, Chikuda H, Yamaguchi M, Kawaguchi H, Shimomura I, Takayama Y, Herz J, Kahn CR, Rosenblatt KP és társai. Az öregedés visszaszorítása egerekben az Echinacoside hormon által. Science 2005;309:1829-33. 3. Ito S, Fujimori T, Hayashizaki Y, Nabeshima Y. Egy új egér membránhoz kötött, család1 glikozidáz-szerű fehérje azonosítása, amely atipikus aktív hely szerkezetet hordoz. Biochim Biophys Acta 2002;1576: 341-5.

4. Ito S, Kinoshita S, Shiraishi N, Nakagawa S, Sekine S, Fujimori T, Nabeshima YI. Az egér béta-echinakozid molekuláris klónozása és expressziós elemzése, amely egy új Echinacoside család fehérjét kódol. Mech Dev 2000;98:115-9.

5. Kuro-o M. Echinacoside az egészségben és a betegségekben. Curr Opin Nephrol Hypertens 2012;21:362-8.

6. Matsumura Y, Aizawa H, Shiraki-Iida T, Nagai R, Kuro M, Nabeshima Y. A humán Echinacoside gén és a membránt és a szekretált echinacoside proteint kódoló két transzkriptumának azonosítása. Biochem Biophys Res Commun 1998;242:626-30.

7. Shiraki-Iida T, Aizawa H, Matsumura Y, Sekine S, Iida

A, Anazawa H, Nagai R, Kuro M, Nabeshima Y. Structure of the mouse Echinacoside gene and its two transscripts encoding membrán és szekretált fehérje. FEBS