We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Metabolizmo kelių apžvalga – katabolizmas
Biologinės ląstelės turi nelengvą užduotį. Jie turi atlikti 1000 skirtingų cheminių reakcijų, reikalingų ląstelių funkcijai atlikti. Šios reakcijos gali apimti priešingus tikslus, tokius kaip energijos gamyba ir energijos kaupimas, makromolekulių skaidymas ir sintezė bei mažų molekulių skaidymas ir sintezė. Visas šias reakcijas katalizuoja baltymai ir RNR fermentai, kurių veikla turi būti reguliuojama vėlgi per chemines reakcijas, kad būtų išvengta beprasmio ir energijos švaistymo scenarijaus, kai ląstelėje vienu metu veikia priešingi keliai.
Metabolizmas gali būti suskirstytas į dvi pagrindines dalis: katabolizmą, molekulių skaidymą, paprastai gaminant energiją arba mažas molekules, naudingas ląstelių funkcijai, ir anabolizmą, didesnių biomolekulių sintezę iš mažų pirmtakų.
Katabolizmas: Katabolinės reakcijos apima angliavandenių, lipidų, baltymų ir nukleino rūgščių skilimą, kad susidarytų mažesnės molekulės ir biologinė energija šilumos arba mažų termodinamiškai reaktyvių molekulių, tokių kaip ATP, pavidalu, kurių tolesnis skilimas gali paskatinti endergoninius procesus, tokius kaip biosintezė. Visas mūsų pasaulis priklauso nuo organinių angliavandenilių oksidacijos į vandenį ir anglies dioksidą, kad būtų gaminama energija (kuris išskiria stiprias šiltnamio efektą sukeliančias dujas CO2). Biologiniame pasaulyje redukuotos molekulės, tokios kaip riebalų rūgštys, ir iš dalies oksiduotos molekulės, pvz., gliukozės polimerai (glikogenas, krakmolas), taip pat paprasti cukrūs, gali būti iš dalies arba visiškai oksiduojami, kad galiausiai susidarytų ir CO2. Oksidacinių reakcijų metu išsiskirianti energija naudojama molekulėms, tokioms kaip ATP, gaminti, taip pat šilumai. Oksidaciniai keliai apima glikolizę, trikarboksirūgšties ciklą (dar žinomą kaip Krebo ciklas) ir mitochondrijų oksidacinį fosforilinimą / elektronų transportavimą. Norint visiškai oksiduoti anglį gliukoze ir riebalų rūgštyse į anglies dioksidą, reikia suskaidyti CC ryšius ir turėti daugybę oksiduojančių medžiagų, kurios gali atlikti kontroliuojamas, laipsniškas oksidacijos reakcijas, analogiškas nuosekliai metano, CH4 oksidacijai iki metanolio (CH3OH), formaldehidas (CH2O) ir anglies dioksidas.
- Glikolizė: šis primityviausias medžiagų apykaitos kelias randamas turbūt visuose organizmuose. Glikolizės metu gliukozė (C6H12O6), 6C molekulė, suskaidoma (arba lizuojama) į dvi 3C anglies molekules, gliceraldehido-3-fosfatą, kurios vėliau iš dalies oksiduojamos anaerobinėmis sąlygomis (be O2), kad susidarytų dvi piruvato molekulės ( CH3COCO2-). Vietoj labai stipraus oksidatoriaus O2 naudojamas silpnesnis NAD+, kuris proceso metu redukuojamas ir susidaro NADH. Kadangi nė vienas anglies atomas nėra oksiduojamas iki CO2 būsenos, išsiskiria mažai energijos, palyginti su visišku oksidavimu iki CO2. Šis kelias sustoja, jei visas ląstelinis NAD+ paverčiamas NADH, nes NAD+ nepasipildo paprastu kvėpavimu, kaip yra O2 aerobinės oksidacijos metu. Kad NAD+ išeikvojimas neslopintų ciklo ir kad ciklas tęstųsi anaerobinėmis sąlygomis, NADH perteklius vėl paverčiamas NAD+, kai kitas glikolizės produktas, piruvatas, fermento laktatdehidrogenazės paverčiamas laktatu. Glikolizė vyksta ląstelės citoplazmoje.
Paveikslas: Glikolizės santrauka
- Trikarboksirūgšties (Krebo) ciklas: TCA ciklas yra aerobinis kelias, vykstantis tarpląstelinėje organelėje, vadinamoje mitochondrijomis. Jis paima piruvatą, nepilnai oksiduotą glikolizės produktą, ir baigia oksiduoti 3C atomus iki CO2. Pirmiausia piruvatas persikelia į mitochondrijas, kur yra oksiduojamas iki 2C molekulės acetilCoA, fermento piruvato dehidrogenazės išskiriant vieną CO2. Tada acetil-CoA patenka į TCA ciklą, kuriame išsiskiria dar du CO2. Kaip ir glikolizės metu, C-C ryšiai suskaidomi ir C oksiduojamas NAD+ ir kitu susijusiu oksiduojančiu agentu FAD. Šis kelias labai skiriasi tuo, kad vietoj linijinių, nuoseklių reakcijų su vienu reagentu (gliukoze) ir vienu produktu (dviem pryuvatams) tai yra ciklinis kelias. Tai turi reikšmingų pasekmių, nes jei kuris nors iš reagentų keliuose išsenka, visas ciklinis kelias gali sulėtėti ir sustoti. Norėdami pamatyti, kaip tai atsitiks, apsvarstykite oksaloacetato (OAA) molekulę, kuri kondensuojasi su acetil-CoA ir sudaro citratą (žr. diagramą žemiau). Šioje reakcijoje suvartojama viena OAA. Tačiau, kai ciklas sugrįžta, vienas malatas paverčiamas OAA, todėl grynasis OAA praradimas nėra, nebent OAA būtų pašalinta iš TCA ciklo dėl kitų reakcijų, o tai įvyksta.
Paveikslas: piruvato dehidrogenazė (mitochondrijų) ir TCA ciklas
- Mitochondrijų oksidacinis fosforilinimas / elektronų pernešimas: TCA ciklas atlieka tai, ko nepadarė glikolizė, ty suskaido visas gliukozės CC jungtis (piruvato ir acetil-CoA pavidalu ir visiškai oksiduoja visus C atomus iki CO2). lieka dvi problemos. Oksiduojančių molekulių telkinys NAD+ ir FAD virsta redukuotomis formomis NADH ir FADH2. Jei NAD+ ir FAD nebus regeneruojami, kaip buvo anaerobinėmis sąlygomis, kai piruvatas virsta lakatu, kelias vėl atsirastų. Be to, cikle nesusidaro daug ATP (giminingos molekulės GTP pavidalu). Abi šios problemos išsprendžiamos, nes susidaręs NADH ir FADH2 yra reoksiduojami mitochondrijų membranų fermentų kompleksų, kurie perduoda elektronus iš oksiduoti NADH ir FADH2 tampa vis stipresniais oksidatoriais, kol juos priima galingas oksidatorius O2, kuris paverčiamas vandeniu. Grynoji NADH ir FADH2 oksidacija dioksidu yra labai didelė eksergoninis, o proceso metu išsiskirianti energija skatina ATP sintezę iš ADP ir Pi, veikiant mitochondrijų fermentų kompleksui F0F1ATPazei.
Paveikslas: Mitochondrijų elektronų transportavimas/oksidacinis fosforilinimas
Tiekimo keliai: Kiti kataboliniai keliai gamina produktus, kurie gali patekti į glikolizę arba TCA ciklą. Toliau pateikiami du pavyzdžiai.
- Sudėtiniai angliavandeniai: Žinduolių pagrindinė angliavandenių saugojimo molekulė yra glikogenas, gliukozės polimeras, susietas a1-4 su a1-6 šakomis. Šio labai šakoto polimero galinės acetalio jungtys nuosekliai skaidomos galuose ne hidrolizės, o fosforolizės būdu, kad susidarytų daug gliukozės-1-fosfato, kuris gali patekti į glikolizę.
- Lipidai: Lipidai daugiausia laikomi kaip triacilgliceridai riebalų ląstelėse (adipocituose). Kai reikia energijos, riebalų rūgštys hidrolizuojamos iš triacilglicerido glicerolio pagrindo ir siunčiamos į ląsteles, kur oksidacinio proceso metu suskaidomos ir susidaro acetil-CoA, kartu gaminant daug NADH ir FADH2. Tada jie gali patekti į mitochondrijų oksidacinio fosforilinimo / elektronų transportavimo sistemą, kuri aerobinėmis sąlygomis gamina daug ATP.
- Baltymai: Kai tarpląsteliniai baltymai suskaidomi, jie iš atskirų aminorūgščių. Aminas N prarandamas, kai patenka į karbamido ciklą. Likusias kai kurių aminorūgščių struktūras galima paversti acetil-CoA arba keto rūgštimis (pvz., alfa-ketoglutarato-a-KG), kurios yra TCA tarpinis produktas. Šios aminorūgštys vadinamos ketogeninėmis. Kaip alternatyva, kai kurios aminorūgštys po deamininimo paverčiamos piruvatu, kuris gali patekti į TCA ciklą arba kepenyse gali būti naudojamas gliukozei sintetinti anabolinio proceso metu. Šios aminorūgštys vadinamos gliukogeninėmis. Tokios cheminės reakcijos gali būti naudojamos papildyti tarpinius produktus TCA cikle, kurie gali išeikvoti, kai jie pašalinami kitoms reakcijoms.
Anabolinės reakcijos
Anabolinės reakcijos yra tos, kurios veda į biomolekulių sintezę. Skirtingai nuo ką tik aptartų katabolinių reakcijų (glikolizė, TCA ciklas ir elektronų pernaša/oksidacinis fosforilinimas), kurios sukelia oksidacinį angliavandenių ir riebalų rūgščių skaidymą ir energijos išsiskyrimą, anabolinės reakcijos sukelia sudėtingesnių biomolekulių, įskaitant biopolimerus (glikogeną, baltymai, nukleorūgštys) ir kompleksiniai lipidai. Daugelis biosintetinių reakcijų, įskaitant riebalų rūgščių sintezę, yra redukcinės, todėl reikia redukuojančių agentų. Redukcinei biosintezei ir kompleksiniam polimerų susidarymui reikalingas energijos įvedimas, paprastai ATP pavidalu, kurio eksergoninis skilimas yra susietas su endergonine biosinteze.
Ląstelės sukūrė įdomų mechanizmą, kad nevyktų oksidacinės skilimo reakcijos (kurios išskiria energiją) vykstant tuo pačiu metu ir toje pačioje ląstelėje, kaip ir redukcinė biosintezė (kuriai reikia energijos įvesties). Apsvarstykite šį scenarijų. Pasineriate į kepenų ląstelę ir randate palmitino rūgštį, 16C riebalų rūgštį. Iš kur tai atsirado? Ar jį tiesiog susintetino kepenų ląstelė, ar jis tiesiog pateko į ląstelę iš tolimos vietos, pavyzdžiui, adipocitų (riebalų ląstelių). Ar jis turėtų būti oksiduojamas, o tai turėtų įvykti, jei ląstelė turi energijos gamybos poreikį, ar kepenų ląstelė turėtų ją eksportuoti, galbūt į adipocitus, o tai gali atsitikti, jei yra energijos kaupimo molekulių perteklius? Ląstelės sukūrė daugybę būdų, kaip atskirti šiuos priešingus poreikius. Vienas iš jų yra naudoti šiek tiek kitokį redokso reagentų telkinį anabolinėms ir katabolinėms reakcijoms. Oksidacinio skilimo reakcijose paprastai naudojama redokso pora NAD+/NADH (arba FAD/FADH2), o redukcinėje biosintezėje dažnai naudojami fosforilinti NAD variantai+, NADP+/NADPH. Be to, ląstelės dažnai vykdo konkuruojančias reakcijas skirtinguose ląstelių skyriuose. Mūsų pavyzdinės molekulės (palmitino rūgšties) riebalų rūgščių oksidacija vyksta mitochondrijų matricoje, o redukcinė riebalų rūgščių sintezė vyksta ląstelės citoplazmoje. Riebalų rūgštys, patekusios į ląstelę, skirtos oksidaciniam skaidymui, karnitino transportavimo sistema pernešamos į mitochondrijas. Ši transporto sistema yra slopinama tokiomis sąlygomis, kai yra palanki riebalų rūgščių sintezė. Kitame skyriuje aptarsime medžiagų apykaitos takų reguliavimą. Vienas iš pagrindinių metodų, kaip matysime, yra aktyvuoti arba slopinti pagrindinius fermentus keliuose tam tikromis ląstelių sąlygomis. Pagrindinis riebalų rūgščių sintezės fermentas, acetil-CoA karboksilazė, yra slopinamas, kai ląstelių sąlygomis reikalinga riebalų rūgščių oksidacija.
Toliau pateikti pavyzdžiai trumpai apibūdina anabolinius kelius. Palyginkite juos su kataboliniais keliais iš ankstesnio skyriaus.
- Gliukozės sintezė, geriau žinoma kaip gliukoneogenezė: glikolizės metu gliukozė (C6H12O6), 6C molekulė oksidaciniame procese, kuriam reikalingas NAD, paverčiamas dviem 3C molekulėmis (piruvatu).+ ir sukuria dvi grynąsias ATP molekules. Kai kuriuose organuose, daugiausia kepenyse, gali vykti atvirkštinis kelias. Kepenys tai daro, kad aprūpintų smegenis gliukoze, kai organizme trūksta cirkuliuojančios gliukozės, pavyzdžiui, nevalgius ir badaujant. (Tokiomis sąlygomis kepenys gali gauti energijos iš riebalų rūgščių oksidacijos). Gliukoneogenezės reakcijos yra tos pačios glikolizės reakcijos, tačiau vyksta atvirkščiai, išskyrus tris glikolizės etapus, kurie iš esmės yra negrįžtami. Šie trys etapai apeina fermentus gliukoneogenezės kelyje. Nors gliukozės sintezė yra redukcinis būdas, vietoj NADPH naudojamas NADH, nes tas pats fermentas, naudojamas glikolizei, yra tiesiog paleidžiamas atvirkščiai. Tačiau gliukoneogenezė, kuri taip pat vyksta inkstų žievėje, yra daugiau nei paprastas glikolizės atšaukimas. Tai gali būti laikoma grynąja gliukozės sinteze iš ne angliavandenių pirmtakų. Piruvatas, kaip matyti skyriuje apie katabolizmą, gali susidaryti skaidant baltymus į gliukogenines aminorūgštis, kurios gali virsti piruvatu. Jis taip pat gali būti sudarytas iš triacilgliceridų iš 3C molekulės glicerolio, susidarančio ir išsiskiriančio iš adipocitų po trijų riebalų rūgščių hidrolizės iš triacilgliceridų. Tačiau žmonėms gliukozės negalima pagaminti grynuoju būdu iš riebalų rūgščių. Riebalų rūgštys gali būti paverstos acetil-CoA oksiduojant riebalų rūgštis. Gautas acetil-CoA negali sudaryti piruvato, nes fermentas, katalizuojantis acetil-CoA susidarymą iš piruvato, piruvato dehidrogenazės, yra negrįžtamas ir nėra žinoma jokios aplinkkelio reakcijos. Acetil-CoA gali patekti į TCA ciklą, tačiau kadangi kelias yra cikliškas ir vyksta viena kryptimi, jis negali susidaryti grynojo oksaloacetato. Nors oksaloacetatas gali būti pašalintas iš TCA ciklo ir naudojamas fosfoenolpiuvatui, glikolitiniam tarpiniam produktui, sudaryti, vienas acetil-CoA kondensuojasi su vienu oksaloacetatu, kad susidarytų citratas, kuris grįžta į vieną oksaloacetatą. Taigi riebalų rūgštys negali būti paverčiamos gliukoze ir kitais cukrumi grynuoju būdu.
Paveikslas: gliukoneogenezė
- Pentozės fosfato šuntas: Atrodo, kad šis dviejų dalių kelias neprasideda kaip redukcinis biosintezės kelias, nes pirmoji dalis yra oksidacinis glikolitinio tarpinio produkto, gliukozės-6-fosfato, pavertimas ribulozės-5-fosfatu. Kita, neoksidacinė šaka, veda prie ribozės-5-fosfato, pagrindinio biosintezės tarpinio nukleino rūgščių sintezės produkto, taip pat eritrozės-4-fosfato, naudojamo aromatinių aminorūgščių biosintezei, susidarymo. Oksidacinė šaka yra svarbi redukcinėje biosintezėje, nes ji yra pagrindinis redukcijos NADPH šaltinis, naudojamas biosintetinėse reakcijose.
- Riebalų rūgščių ir izoprenoidų/sterolių biosintezė: Acetil-CoA yra anglies atomų šaltinis sudėtingesnių lipidų, tokių kaip riebalų rūgštys, izoprenoidai ir steroliai, sintezei. Kai energijos poreikiai ląstelėje nėra dideli, mitochondrijų matricoje kaupiasi citratas, oksaloacetato ir acetil-CoA kondensacijos produktas TCA cikle. Tada citrato transporteris (vidinės mitochondrijų membranos baltymas) pernešamas į citoplazmą, kur citoplazminio fermento citrato liazė suskaido atgal į oksaloacetatą ir acetil-CoA. Oksalacetatas grąžinamas į mitochondrijas, pirmiausia paverčiant malatu (redukcijos reakcija naudojant NADH), kuris per malato transporterį gali patekti atgal į mitochondrijas, arba toliau paverčiant piruatu, naudojant citozolinį obuolių fermentą, kuris naudoja NADP+, kad oksiduotų malatą į. piruvatas, kuris vėliau patenka į mitochondrijas. Tada citoplazmoje susidaręs acetil-CoA gali būti naudojamas redukcinėje biosintezėje, naudojant NADPH kaip reduktorių, kad susidarytų riebalų rūgštys, izoprenoidai ir steroliai. Redukcijai skirtas NADPH gaunamas iš pentozės fosfato kelio oksidacinės šakos ir reakcijos, kurią katalizuoja obuolių fermentas. Kepenų ląstelės vis tiek gali vykdyti glikolitinį kelią, nes NADH/NAD+ santykis citoplazmoje yra mažas, o NADPH/NADP+ santykis yra didelis.
23.1 Alt: Metabolizmo apžvalga – biologija
Visi MDPI paskelbti straipsniai yra nedelsiant prieinami visame pasaulyje pagal atviros prieigos licenciją. Norint pakartotinai naudoti visą ar dalį MDPI paskelbto straipsnio, įskaitant paveikslus ir lenteles, specialaus leidimo nereikia. Straipsniams, paskelbtiems pagal atviros prieigos Creative Common CC BY licenciją, bet kuri straipsnio dalis gali būti pakartotinai naudojama be leidimo, jei originalus straipsnis yra aiškiai cituojamas.
Pagrindiniai dokumentai yra pažangiausi moksliniai tyrimai, turintys didelį potencialą turėti didelį poveikį šioje srityje. Pagrindiniai straipsniai pateikiami gavus individualų mokslinių redaktorių kvietimą arba rekomendaciją ir prieš paskelbiant juos peržiūrimi.
Pagrindinis straipsnis gali būti originalus mokslinis straipsnis, esminis naujas mokslinis tyrimas, dažnai apimantis keletą metodų ar požiūrių, arba išsamus apžvalginis dokumentas su glaustais ir tiksliais naujausios pažangos atnaujinimais šioje srityje, kuriame sistemingai apžvelgiami įdomiausi mokslo pasiekimai. literatūra. Šio tipo popieriuje pateikiama ateities tyrimų krypčių ar galimų pritaikymų perspektyva.
„Editor’s Choice“ straipsniai yra pagrįsti MDPI žurnalų iš viso pasaulio mokslinių redaktorių rekomendacijomis. Redaktoriai atrenka nedidelį skaičių neseniai žurnale paskelbtų straipsnių, kurie, jų nuomone, bus ypač įdomūs autoriams arba svarbūs šioje srityje. Tikslas yra pateikti kai kurių įdomiausių darbų, paskelbtų įvairiose žurnalo tyrimų srityse, vaizdą.
Įvadas
Nors anatomijos ir fiziologijos kursą galite laikyti griežtai savo studijų srities reikalavimu, šiame kurse įgytos žinios bus naudingos daugeliui jūsų gyvenimo aspektų. Anatomijos ir fiziologijos supratimas yra ne tik esminis bet kokios sveikatos profesijos karjeros pagrindas, bet ir gali būti naudingas jūsų sveikatai. Žmogaus kūno pažinimas gali padėti priimti sveikus sprendimus ir paskatinti imtis atitinkamų veiksmų, kai atsiranda ligos požymių. Jūsų žinios šioje srityje padės suprasti naujienas apie mitybą, vaistus, medicinos prietaisus ir procedūras bei suprasti genetines ar infekcines ligas. Kažkuriuo metu kiekvienas turės problemų su tam tikru savo kūno aspektu ir jūsų žinios gali padėti jums tapti geresniais tėvais, sutuoktiniais, partneriais, draugais, kolegomis ar globėjais.
Šis skyrius pradedamas anatomijos ir fiziologijos apžvalga bei kūno sričių ir funkcijų apžvalga. Tada jis apima gyvenimo ypatybes ir tai, kaip kūnas veikia, kad išlaikytų stabilias sąlygas. Jame pristatomas standartinių kūno struktūrų ir kūno plokštumų bei padėčių terminų rinkinys, kuris bus pagrindas išsamesnei informacijai, aptariamai vėliau tekste. Jis baigiasi medicininio vaizdo pavyzdžiais, naudojamais pamatyti gyvo kūno viduje.
Kaip „Amazon“ partneris, uždirbame iš atitinkamų pirkinių.
Norite cituoti, bendrinti ar pakeisti šią knygą? Ši knyga yra Creative Commons Attribution License 4.0 ir jūs turite priskirti OpenStax.
- Jei perplatinate visą arba dalį šios knygos spausdintu formatu, kiekviename fiziniame puslapyje turite įtraukti toliau nurodytą priskyrimą:
- Norėdami sukurti citatą, naudokite toliau pateiktą informaciją. Rekomenduojame naudoti citavimo įrankį, tokį kaip šis.
- Autoriai: J. Gordon Betts, Kelly A. Young, James A. Wise, Eddie Johnson, Brandon Poe, Dean H. Kruse, Oksana Korol, Jody E. Johnson, Mark Womble, Peter DeSaix
- Leidėjas / svetainė: OpenStax
- Knygos pavadinimas: Anatomija ir fiziologija
- Paskelbimo data: 2013 m. balandžio 25 d
- Vieta: Hiustonas, Teksasas
- Knygos URL: https://openstax.org/books/anatomy-and-physiology/pages/1-introduction
- Skyriaus URL: https://openstax.org/books/anatomy-and-physiology/pages/1-introduction
© „OpenStax“, 2020 m. rugsėjo 11 d. OpenStax sukurtas vadovėlio turinys yra licencijuotas pagal Creative Commons Attribution License 4.0 licenciją. „OpenStax“ pavadinimui, „OpenStax“ logotipui, „OpenStax“ knygų viršeliams, „OpenStax CNX“ pavadinimui ir „OpenStax CNX“ logotipui Creative Commons licencija netaikoma ir jų negalima atgaminti be išankstinio ir aiškaus rašytinio Rice universiteto sutikimo.
Kapahi laboratorija
Suprasti maistinių medžiagų signalizacijos ir metabolizmo vaidmenį senstant ir su amžiumi susijusioms ligoms.
KAPAHI LAB
Laboratorijos dėmesys
Mitybos apribojimas (DR), maistinių medžiagų suvartojimo sumažinimas be netinkamos mitybos, buvo gerai dokumentuotas kaip priemonė pailginti gyvenimo trukmę ir sulėtinti su amžiumi susijusias ligas daugelyje sistemų. Mes ir kiti anksčiau įrodėme, kad gyvenimo trukmės pailginimas slopinant TOR kelią sutampa su DR poveikiu D. melanogaster, S. cerevisiae ir C. elegans. Tačiau yra ir kitų DR atsako mechanizmų, kurie lieka neatrasti. Bendras Kapahi laboratorijos tikslas yra suprasti, kaip organizmas reaguoja į maistinių medžiagų būklę, kad paveiktų sveikatą ir ligas.
Mes naudojame kirminus, muses ir peles kaip pavyzdines sistemas, kad suprastume, kaip maistinės medžiagos veikia su amžiumi susijusius pokyčius konkrečiuose audiniuose ir ligos procesus. Mes naudojame kūrybiškus metodus, kad sukurtume įvairių žmonių ligų, kurioms įtakos turi maistinių medžiagų būklė, modelius naudojant bestuburius. Mes tiriame, kaip maistinės medžiagos veikia įvairius fiziologinius ir molekulinius procesus, įskaitant riebalų apykaitą, cirkadinius laikrodžius, pažangius glikacijos galutinius produktus, kalcifikaciją ir žarnyno pralaidumą, kad paveiktų organizmo sveikatą ir išgyvenimą. Mes bendradarbiaujame su keliomis Kalifornijos universiteto (San Francisko) ir Kalifornijos universiteto Berklio grupėmis, siekdami įgyvendinti tarpdisciplininius metodus, kad mūsų išvados iš kelių modelių būtų perkeltos į žmones.
Kodėl tai svarbu
Mūsų darbas susijęs su tam tikromis su amžiumi susijusiomis žmonių ligomis, įskaitant diabetą, Alzheimerio ligą, inkstų akmenų susidarymą, žarnyno ligas ir nutukimą. Vyksta diskusijos apie gyvenimo trukmės ribojimą kaip senėjimo matą ir būtinybę įvertinti sveikatos trukmę, kad būtų galima rasti perspektyviausias intervencijas žmonėms. Taikydami funkcines skirtingų audinių funkcijų ir ligų modelių priemones, mes taip pat tiriame ryšį tarp sveikatos ir gyvenimo trukmės.
Mūsų darbas, susijęs su paprastų gyvūnų senėjimu, suteikė realių galimybių gydyti žmonių ligas, o tai, kai pradėjau savo karjerą, niekada nemaniau, kad tai įmanoma.
LABORATORIJOS INFORMACIJA
„Kapahi“ laboratorija džiaugiasi galėdama pripažinti dosnią šių pagrindinių finansuotojų paramą:
Dr. Kapahi įgijo daktaro laipsnį Mančesterio universitete, kur dirbo su Tomu Kirkwoodu. Jis baigė doktorantūros studijas su Seymouru Benzeriu Caltech ir Michaelu Karinu Kalifornijos universitete, San Diege. 2004 m. jis įstojo į Buck institutą kaip docentas.
Dr. Kapahi paskelbė daugiau nei 80 mokslinių straipsnių ir turi tris galiojančius patentus. Už mokslinę kompetenciją jis buvo pripažintas daugeliu apdovanojimų, įskaitant Nacionalinio senėjimo instituto Eureka apdovanojimą, Elisono medicinos fondo Naujojo mokslininko apdovanojimą, Glenn apdovanojimą už biologinių senėjimo mechanizmų tyrimus, Nathan Shock Young Investigator apdovanojimą. ir gerontologijos proveržis bei Julie Martin vidutinio karjeros apdovanojimai iš AFAR. Šiuo metu jis dirba „Aging Cell“, „Aging“ ir „PLOS Genetics“ redakcinėje kolegijoje. Dr. Kapahi taip pat inicijavo pirmąjį gerontologijos magistrantūros kursą Buck institute.
Dr. Baras 2018 m. liepos mėn. prisijungė prie Kapahi laboratorijos kaip mokslinis bendradarbis. Jis gavo daktaro laipsnį. biologijos mokslų studijas Indijos mokslo švietimo ir tyrimų institute Kolkatoje, Indijoje, kur tyrė lizosomų saugojimo sutrikimus, naudodamas Drosophila ir ląstelių kultūrą. Bucke jis naudoja Drosophila genetiką, molekulinę biologiją ir bioinformatikos įrankius, kad suprastų aplinkos ir genetinius veiksnius, atsakingus už Alzheimerio ir susijusių ligų neurodegeneraciją. Neseniai jis gavo Larry L. Hillblomo postdoktorantūros stipendiją (2019 m.).
Huixun "Zoe" Du prisijungė prie Kapahi laboratorijos kaip Pietų Kalifornijos universiteto Bako senėjimo biologijos mokslų daktaro laipsnio absolventas. programą 2020 m. balandžio mėn. Prieš tai ji baigė bakalauro laipsnį. Kalifornijos universiteto Irvine farmacijos mokslų srityje. Ji nori ištirti ryšį tarp MGO molekulių ir lėtinio sisteminio uždegimo.
Natalie Hill kilusi iš Palos Verdes, CA. Ji neseniai baigė Pomonos koledžą, įgijo biologijos bakalauro laipsnį ir taip pat dalyvavo ten esančioje vandensvydžio komandoje. Jos pomėgiai apima tyrinėjimą lauke (žygiai, kelionė su kuprinėmis, stovyklavimas), mankšta ir muzikos klausymas.
Taileris yra įgijęs fizikos bakalauro laipsnį Teksaso technikos universitete ir biologijos magistro laipsnį Teksaso universitete San Antonijuje. Jo doktorantūros studijos Kapahi ir Brem laboratorijose daugiausia dėmesio skiria skaičiavimo ir biologinių priemonių naudojimui, kad suprastų ryšį tarp metabolitų, genų ir su senėjimu susijusių fenotipų Drosophila melanogaster.
Dr. Hodge'as 2016 m. vasarą prisijungė prie Kapahi laboratorijos kaip mokslinis bendradarbis. Fiziologijos daktaro laipsnį įgijo Kentukio universitete, o Floridos universitete baigė trumpą postdoc, prieš pradėdamas dirbti Buck. Jo tyrimai yra skirti suprasti, kaip aplinkos veiksniai, tokie kaip maistinės medžiagos ir šviesa, veikia cirkadinę genų ekspresiją ir senėjimo procesus. Jis naudoja Drosophila genetiką ir bioinformatinius (RNA-Seq, ChIP-Seq) ir molekulinius genetinius metodus, kad nustatytų cirkadinių laikrodžių ir ilgaamžiškumo transkripcijos reguliatorius. Brianas taip pat yra „Buck“ doktorantūros asociacijos viceprezidentas.
2021 m. Kiyomi prisijungė prie Kapahi laboratorijos kaip doktorantūros mokslo bendradarbė, vadovaujama Judith Campisi. Ji gavo daktaro laipsnį Santa Cruz UC, kur jos tyrimai buvo skirti epigenetinio paveldėjimo supratimui naudojant pavyzdinį organizmą C. elegans. Jos moksliniais tyrimais Buck institute siekiama suprasti pažangių glikacijos galutinių produktų (AGE) vaidmenį ląstelių senėjimo ir su amžiumi susijusių neurodegeneracinių ligų atvejais, naudojant žinduolių modelių sistemas in vitro ir in vivo.
2019 m. pavasarį Charlesas Lau įgijo molekulinės ląstelių biologijos laipsnį Kalifornijos Dominikos universitete. Charlesas turi didelę aistrą atradimams ir siekia didelių aukštumų tyrinėdamas ir studijuodamas. Šiuo metu jis studijuoja Bako instituto absolventu, kur dirba Kapahi laboratorijoje, tirdamas akių degeneraciją ir jos ryšį su vaisinių muselių senėjimu. Jis tikisi vieną dieną dar labiau išplėsti savo žinias apie kamienines ląsteles ir jų naudą žmonijai.
2020 m. Durai prisijungė prie Kapahi laboratorijos kaip personalo mokslininkas. Jo moksliniai tyrimai yra skirti iššifruoti pažangių glikacijos galutinių produktų (AGE) vaidmenį senstant ir sergant Alzheimerio liga (AD). Jo darbas nustatys medžiagų apykaitos tinklus, turinčius įtakos AGE gamybai, ir nustatys mechanizmus, kuriais hiperglikemija padidina AD riziką. Prieš prisijungdamas prie Buck instituto, jis dirbo Vašingtono valstijos universiteto doktorantūros moksliniu bendradarbiu. Ankstesniame savo tyrime Durai apibūdino neuronų G-baltymu susietų receptorių (GPCR) funkciją ir atskleidė neurotransmiterių mechanizmą bei vaidmenį reguliuojant C. elegans imunitetą ir senėjimą. Durai stažavosi Haidarabado ir Alagapos universitetuose Indijoje, kur baigė daktaro laipsnį šeimininko ir patogeno sąveikos supratimo, naudodamas pavyzdį C. elegans.
Muniesh yra suinteresuotas suprasti suaugusiųjų ligų mechanizmus, ypatingą dėmesį skiriant neurodegeneracijai ir senėjimui. Nacionaliniame Tsing Hua universitete (Taivanas) jis atliko doktorantūros studijas apie sinaptinių pūslelių greito aksoninio transportavimo reguliavimą C. elegans neuronuose. Šiuo metu jis tiria pažangių glikacijos galutinių produktų (AGE) vaidmenį greitinant C. elegans senėjimą ir neurodegeneraciją. Kiti Muniesh interesai apima neurodegeneracinių ligų C. elegans modelių kūrimą, mankštos fiziologijos ir mitybos supratimą.
Kennethas įgijo molekulinės ir ląstelių biologijos bakalauro laipsnį Kalifornijos Berklio universitete, biologijos mokslų magistro laipsnį – Kalifornijos Dominikos universitete, o daktaro laipsnį – Pietų Kalifornijos universitete. Jo dabartiniai tyrimai skirti suprasti, kaip natūralus genetinis pokytis gali paveikti reakciją į dietą ir paveikti ilgaamžiškumą ir sveikatą.
Lauren neseniai baigė Dominikos universiteto magistro studijas. Ji atliko savo baigiamąjį darbą Kapahi laboratorijoje, tirdama pažangius glikacijos galutinius produktus ir jų vaidmenį diabeto komplikacijose. Dabar Lauren toliau tiria metilglioksalio poveikį žinduolių modelių šėrimo elgesiui ir medžiagų apykaitos sutrikimams kaip Kapahi laboratorijos mokslinis bendradarbis.
Tyrimai ir publikacijos
- Pažangių glikacijos pabaigos (AGE) produktų vaidmens tyrimas senstant, diabetui ir neurodegeneracijai
Cukrinis diabetas yra medžiagų apykaitos liga, kurią sukelia ilgalaikis padidėjęs gliukozės kiekis. Jungtinėse Amerikos Valstijose 11,3 procento visų 20 metų ir vyresnių suaugusiųjų serga cukriniu diabetu. Apskritai diabetas bent du kartus padidina mirties riziką. 2010 m. Jungtinėse Valstijose diabetas sukelia įvairias komplikacijas ir organų nepakankamumą, įskaitant širdies ir kraujagyslių ligas, inkstų nepakankamumą, diabetinę retinopatiją. Diabetas taip pat daugiau nei dvigubai padidina Alzheimerio ir Parkinsono ligų riziką. Tačiau mechanizmai, kuriais diabetas sukelia šias patologijas, tebėra menkai suprantami
1 pav. Biocheminis modelis, rodantis intervencijos taškus, siekiant sumažinti neurodegeneraciją sukeliantį MGO ir AGE poveikį. Pusiausvyra tarp MGO gamybos iš glikolizės ir detoksikacijos lemia pastovų MGO lygį, o tai savo ruožtu lemia AGE susidarymo greitį. AGE skatina neurodegeneraciją ir senėjimą. Skaičiai 1–4 žymi intervencijų, skirtų AGE sukeliamam toksiškumui pagerinti, vietas.
Mūsų darbo hipotezė yra ta, kad ilgalaikis gliukozės padidėjimas sukelia makromolekulių, tokių kaip baltymai ir lipidai, glikaciją, susidarant Išplėstiniai glikacijos galutiniai produktai (AGE). Metilglioksalis (MGO) ir kiti glioksaliai, kurie yra neišvengiami anaerobinės glikolizės ir lipidų peroksidacijos šalutiniai produktai, neatskiriamai reaguoja su baltymais, lipidais ir DNR, sudarydami nevienalytę molekulių masyvą, bendrai vadinamą AGE. AGE formavimasis pažeidžia ląsteles ir makromolekules. diabeto ir kitų ligų komplikacijos. Sukūrėme modelį, skirtą įvairioms patologijoms, įskaitant diabetinę neuropatiją, neurotoksiškumą ir pagreitintą senėjimą tirti, naudojant C. elegans per dviejų savaičių laikotarpį. Įkūrėme a C. elegans modelis, pagrįstas sutrikusiomis glioksalazėmis (GLO1 arba DJ-1), kad būtų galima plačiai ištirti su MGO susijusį stresą. Mes parodome, kad, palyginti su laukinio tipo gyvūnais, mutantai greitai turi keletą patogeninių fenotipų, įskaitant hiperesteziją, neuronų pažeidimus, sumažėjusį judrumą ir ankstyvą mirtingumą. Toliau demonstruojame TRPA-1 / TRPA1 kaip a-DC jutiklį, išsaugotą tarp kirminų ir žinduolių. Be to, TRPA-1 aktyvuoja SKN-1/Nrf per kalcio moduliuojamą kinazės signalizaciją, galiausiai reguliuodamas nuo glutationo priklausomas (GLO1) ir nuo kofaktoriaus nepriklausomas (DJ1) glioksalazes, kad detoksikuotų a-DC. Naudodami savo modelį atskleidžiame genetinius ir farmakologinius taikinius, moduliuojančius AGE patologijos atsiradimą mūsų kirminų modelyje skirtingais etapais, parodytais 1 paveiksle. Šiuo metu mes siekiame šių tikslų įvairiuose neurodegeneracinių ligų modeliuose, naudojant kirminus, peles ir sukeltus pluripotentus. kamieninės ląstelės.
Mitybos apribojimas (DR) – tai tam tikrų ar viso maistinių medžiagų suvartojimo sumažinimas nesukeliant prastos mitybos. DR pailgina gyvenimo trukmę ir atitolina su amžiumi susijusios neurodegeneracijos pradžią įvairių organizmų, įskaitant mieles, muses ir graužikus, neurodegeneracinių ligų modeliuose. Keli tyrimai su pelėmis patvirtino, kad kalorijų apribojimas arba ribotas maitinimas lėtina su amžiumi susijusį neurologinį mažėjimą tiek normaliam senėjimui, tiek AD modeliams. Tačiau molekuliniai mechanizmai, per kuriuos maistinių medžiagų apribojimas apsaugo smegenis ir kitus audinius normalaus senėjimo ir AD metu, tik pradeda aiškintis.
Siūlome naudoti musę šiam klausimui tirti, nes tai yra nusistovėjęs ir tikslingas senėjimo, mitybos pokyčių ir neurodegeneracinių ligų tyrimo modelis. Mes taip pat tiriame kryžminį pokalbį tarp maistinių medžiagų jutimo būdų ir cirkadinių laikrodžių, kad moduliuotų senėjimą ir neurodegeneraciją. Mūsų tarpdisciplininiai tyrimai apima genetikos, proteomikos ir bioinformatikos naudojimą, kad nustatytų maistinių medžiagų reagavimo būdus, kurie moduliuoja senėjimą ir neurodegenaciją. Be to, mes naudojame muses, peles ir indukuotas pluripotentines kamienines ląsteles, kad ištirtume būdus, turinčius įtakos senėjimui ir neurodegeneracijai.
Padėkos
Šį darbą parėmė Claudia Adams Barr programa, Lavine šeimos fondas ir NIH dotacija Nr. DK123095 (E.T.C), NIH dotacijos Nr. DK123321 (E.L.M.), Nacionalinio vėžio centro (H.X.), dotacijos Nr. R01DK078081 (N.N.D.) ir Nepilnamečių diabeto tyrimų fondo (A.F.). Dėkojame B. Spiegelman, P. Puigserver, K. Sharabi, E. Rosen, S. Patel ir R. Bronson už diskusijas, Nikon vaizdo gavimo centrui Harvardo medicinos mokykloje ir Harvardo biologinio vaizdo centrui už pagalbą atliekant mikroskopiją, Dana- Farber/Harvard Cancer Center Graužikų histopatologijos branduolys (subsidijos Nr. NIH-5-P30-CA06516), skirtas histologiniams skaidres ruošti, ir Harvardo virškinimo ligų centro branduolys D, skirtas padėti atlikti bombos kalorimetriją. Animacinių filmų iliustracijos Fig. 1f, 3a, 3h, 4c buvo sukurti naudojant BioRender.com.
Metabolizmas augaluose: fotosintezė
Fotosintezė vyksta augalų ląstelėse, kai kuriuose dumbliuose ir tam tikrose bakterijose, vadinamose cianobakterijomis. Šis medžiagų apykaitos procesas vyksta chloroplastuose dėl chlorofilo ir kartu su deguonimi gamina cukrų. The nuo šviesos priklausomos reakcijos, plius Kalvino ciklas arba nuo šviesos nepriklausomos reakcijos, yra pagrindinės fotosintezės dalys. Tai svarbu bendrai planetos sveikatai, nes gyvos būtybės priklauso nuo deguonies, kurią gamina augalai.
Metu nuo šviesos priklausomos reakcijos viduje konors tilakoidinė membrana chloroplasto, chlorofilas pigmentai sugeria šviesos energiją. Jie gamina ATP, NADPH ir vandenį. Metu Kalvino ciklas arba nuo šviesos nepriklausomos reakcijos viduje konors stroma, ATP ir NADPH padeda gaminti gliceraldehido-3-fosfatą arba G3P, kuris ilgainiui virsta gliukoze.
Kaip ir ląstelių kvėpavimas, fotosintezė priklauso nuo redokso reakcijos, kurios apima elektronų perdavimą ir elektronų transportavimo grandinę.
Yra įvairių tipų chlorofilas, o labiausiai paplitę yra chlorofilas a, chlorofilas b ir chlorofilas c. Dauguma augalų turi chlorofilo a, kuris sugeria mėlynos ir raudonos šviesos bangos ilgius. Some plants and green algae use chlorophyll b. You can find chlorophyll c in dinoflagellates.
2/ Krebs Cycle (Citric Acid Cycle or Tricarboxylic Acid Cycle)
In the presence of oxygen, pyruvate enters the Krebs cycle which is the second stage of cellular metabolism. However, before it actually enters this stage, it has to go through a transition stage also known as the preparatory phase.
Under aerobic conditions, pyruvate molecules are not converted to lactic acid and can therefore enter the mitochondria where they can go through an important transition step.
Decarboxylation - This transition step is known as decarboxylation and involves the conversion of the pyruvate molecules to Acetyl-CoA by the enzyme pyruvate dehydrogenase.
As the name suggests, this step involves the removal of carbon (the form of CO2) from the pyruvate by the enzyme pyruvate dehydrogenase.
The enzyme adds Coenzyme A to the 2 pyruvate molecules in the presence of NAD+ which not only results in the production of 2 Acetyl-CoA but also converts the NAD+ molecules to 2 molecules of NADH.
The following are the main steps involved in Kreb's cycle:
1 žingsnis: Citrate synthesis - In the first step of Kreb's cycle, acetyl CoA produced during the transition stage combines with oxaloacetate (OAA) in the presence of the enzyme citrate synthase to form citrate.
As the name of the enzyme suggests, it's involved in the synthesis of citrate by combining acetyl CoA which is a two (2) carbon molecule and oxaloacetate, a four-carbon molecule.
* Step 1 of Kreb's cycle is highly regulated. Some of the molecules that regulate the function of the enzyme citrate synthase include ATP, NADH, and citrate. When there is a high amount of citrate (the molecule synthesized by the enzyme), it sends feedback limiting its activities.
2 žingsnis: Isomerization - The second step is an isomerization reaction and results in the production of isocitrate. Here, the enzyme aconitase transforms the citrate to isocitrate by rearranging carbon molecules.
Here, it's worth noting that the process is reversible which means the isocitrate can be transformed back to citrate if need be.
* Isocitrate produced through the isomerization of citrate is less stable compared to citrate.
3 veiksmas: Decarboxylation - In step 3, isocitrate is converted to alpha-ketoglutarate through a process known as decarboxylation. As the name suggests, this involved the removal of carbon from isocitrate in the form of carbon dioxide.
In the process, NAD+ is reduced to NADH and a hydrogen ion. This process is catalyzed by the enzyme isocitrate dehydrogenase. In this step, then, NAD+ reacts with isocitrate in the presence of the enzyme which reduces the NAD+ while converting the isocitrate to alpha-ketoglutarate.
In the presence of too much ATP, the enzyme involved in this reaction is limited thus reducing the production of alpha-ketoglutarate. However, high amounts of ADP promote the action of the enzyme thus enhancing its activities.
4 veiksmas: Decarboxylation 2 - In step 4, alpha-ketoglutarate is converted to succinyl CoA by the enzyme alpha-ketoglutarate dehydrogenase. In this reaction, NAD+ reacts with alpha-ketoglutarate in the presence of the enzyme alpha-ketoglutarate dehydrogenase which again results in its reduction.
A carbon is also lost in the form of carbon dioxide resulting in the production of succinyl CoA. In a case where too much energy is produced in the cell, the molecule, succinyl CoA, binds to the enzyme thus limiting its activities. As a result, the production of succinyl CoA is reduced. Some of the other substances that inhibit the enzyme include NADH and calcium.
5 veiksmas: Hidrolizė - In step 4, a CoA is added resulting in the production of succinyl CoA. In step 5, on the other hand, the CoA is removed resulting in the production of succinate.
The enzyme involved in this step is known as succinyl CoA synthetase and functions by stimulating the conversion of succinyl CoA to succinate. In this process, CoA is released along with a phosphate.
Here, a GDP (Guanosine diphosphate) molecule takes up the phosphate to form GTP (Guanosine triphosphate). However, GTP loses the phosphate to ADP which results in the production of ATP. This is known as substrate-level phosphorylation.
* In step 5, hydrolysis of GTP produced ATP.
6 veiksmas: Fumarate - In step six (6) of the cycle, succinate is converted to fumarate by the enzyme succinate dehydrogenase. Here, FAD (flavin adenine dinucleotide) reacts with succinate in the presence of the enzyme which results in its reduction to FADH.
7 veiksmas: Hidrolizė - In step 7, the enzyme fumarase is involved in the hydrolysis of fumarate to form malate.
Step 8: Production of Oxaloacetate - In this step, the enzyme malate dehydrogenase is involved in the conversion of malate to oxaloacetate. Here, NAD+ reacts with malate in the presence of the enzyme causing it to be reduced to NADH and a hydrogen ion. Once it's produced, Oxaloacetate can then enter the cycle by accepting another molecule of acetyl CoA as the cycle continues.
* With two molecules of Acetyl CoA, Kreb's cycle produces 4 carbon dioxide molecules, 6 molecules of NADH, 2 molecules of FADH2, as well as 2 ATP molecules. NADH and FADH2 molecules are important for the third and last stage of cellular metabolism.
CRISPR/Cas Genome Editing and Precision Plant Breeding in Agriculture
Kunling Chen, Yanpeng Wang, Rui Zhang, Huawei Zhang, Caixia Gao
t. 70, 2019Abstraktus
Enhanced agricultural production through innovative breeding technology is urgently needed to increase access to nutritious foods worldwide. Recent advances in CRISPR/Cas genome editing enable efficient targeted modification in most crops, thus promising . Skaityti daugiau
Figure 1: Comparison of breeding methods used in modern agriculture. Cross breeding: improving a trait (e.g., disease resistance) through crossing an elite recipient line with a donor line and selecti.
Figure 2: CRISPR/Cas systems for genome editing and other manipulations. (a) Two CRISPR/Cas systems used for plant genome engineering: Cas9 and Cpf1. (b) Genome editing with CRISPR/Cas systems can hav.
Figure 3: Mechanisms of base editing. (a) CBE-mediated C-to-T base-editing strategy. The deaminases include rAPOBEC1, hAID, PmCDA1, and hA3A. (b) ABE-mediated A-to-G base-editing strategy. The deamina.
Figure 4: Delivery strategies for CRISPR/Cas systems to plants. (a) Traditional delivery methods for CRISPR/Cas DNA combined with herbicide or antibiotic selection. Transgene-free plants can be obtain.
Figure 5: Overview of potential CRISPR/Cas-based applications for plant breeding. CRISPR/Cas-mediated crop trait improvement mainly focuses on yield, quality, and biotic and abiotic resistance. (a) CR.
Figure 6: Ideal delivery strategies. (Upper panels) Improvements in existing delivery systems and the regulation of developmental genes to overcome species limitations and to speed tissue culture step.
23.1 Alt: Overview of Metabolism - Biology
Visi MDPI paskelbti straipsniai yra nedelsiant prieinami visame pasaulyje pagal atviros prieigos licenciją. Norint pakartotinai naudoti visą ar dalį MDPI paskelbto straipsnio, įskaitant paveikslus ir lenteles, specialaus leidimo nereikia. Straipsniams, paskelbtiems pagal atviros prieigos Creative Common CC BY licenciją, bet kuri straipsnio dalis gali būti pakartotinai naudojama be leidimo, jei originalus straipsnis yra aiškiai cituojamas.
Pagrindiniai dokumentai yra pažangiausi moksliniai tyrimai, turintys didelį potencialą turėti didelį poveikį šioje srityje. Pagrindiniai straipsniai pateikiami gavus individualų mokslinių redaktorių kvietimą arba rekomendaciją ir prieš paskelbiant juos peržiūrimi.
Pagrindinis straipsnis gali būti originalus mokslinis straipsnis, esminis naujas mokslinis tyrimas, dažnai apimantis keletą metodų ar požiūrių, arba išsamus apžvalginis dokumentas su glaustais ir tiksliais naujausios pažangos atnaujinimais šioje srityje, kuriame sistemingai apžvelgiami įdomiausi mokslo pasiekimai. literatūra. Šio tipo popieriuje pateikiama ateities tyrimų krypčių ar galimų pritaikymų perspektyva.
„Editor’s Choice“ straipsniai yra pagrįsti MDPI žurnalų iš viso pasaulio mokslinių redaktorių rekomendacijomis. Redaktoriai atrenka nedidelį skaičių neseniai žurnale paskelbtų straipsnių, kurie, jų nuomone, bus ypač įdomūs autoriams arba svarbūs šioje srityje. Tikslas yra pateikti kai kurių įdomiausių darbų, paskelbtų įvairiose žurnalo tyrimų srityse, vaizdą.
CYP24A1 is an enzyme expressed in the mitochondrion of humans and other species. It catalyzes hydroxylation reactions which lead to the degradation of 1,25-dihydroxyvitamin D3, the physiologically active form of vitamin D. Hydroxylation of the side chain produces calcitroic acid and other metabolites which are excreted in bile. [5] [6]
CYP24A1 was identified in the early 1970s and was first thought to be involved in vitamin D metabolism as the renal 25-hydroxyvitamin D3-24-hydroxylase, modifying calcifediol (25-hydroxyvitamin D) to produce 24,25-dihydroxycholecalciferol (24,25-dihydroxyvitamin D). Subsequent studies using recombinant CYP24A1 showed that it could also catalyze multiple other hydroxylation reactions at the side chain carbons known as C-24 and C-23 in both 25-OH-D3 and the active hormonal form, 1,25-(OH)2D3. It is now considered responsible for the entire five-step, 24-oxidation pathway from 1,25-(OH)2D3 producing calcitroic acid. [6]
CYP24A1 also is able to catalyse another pathway which starts with 23-hydroxylation of 1,25-(OH)2D3 and culminates in 1,25-(OH)2D3-26,23-lactone. [6]
The side chains of the ergocalciferol (vitamin D2) derivatives, 25-OH-D2 and 1,25-(OH)2D2, are also hydroxylated by CYP24A1. [6]
The structure of CYP24A1 is highly conserved between different species although the balance of functions can differ. [6] Alternatively spliced transcript variants encoding different isoforms have been found for this gene.
This enzyme plays an important role in calcium homeostasis and the vitamin D endocrine system through its regulation of the level of vitamin D3.
Interactive pathway map Edit
Click on genes, proteins and metabolites below to link to respective articles. [§ 1]
Žiūrėti video įrašą: 02강 생물의 특성12021 생명과학 주원스쿨 (Lapkritis 2024).