معلومة

إنزيم / كميات البروتين في السرطان


أنا أبحث عن مصدر يوفر معلومات حول الإنزيمات / البروتينات ، في أنواع مختلفة من السرطانات ، وأن مقدارها في الخلية أعلى بكثير - مقارنة بالخلايا السليمة والعادية.

بعض المسارات الموجودة في السرطان بكميات أعلى بكثير.

على سبيل المثال - تيلوميراز.

هل هناك نوع من قاعدة البيانات لهذه المعلومات؟


نعم فعلا. قاعدة بيانات dbDEPC 2.0 على سبيل المثال. إذا كنت ترغب في توسيع نطاق البحث ليشمل المسارات ، فإن أفضل قاعدة بيانات أعرفها هي KEGG.

هناك قواعد بيانات متعددة هناك. قد ترغب في إلقاء نظرة على صفحة ويكيبيديا هذه.

بالمناسبة ما تبحث عنه يسمى أ التوقيع البروتيني للسرطان.


إنزيم جلوكونوجينيك PCK1 فسفوريلاتس INSIG1 / 2 لتكوين الدهون

تزيد الخلايا السرطانية من تكوّن الدهون لتكاثرها ، كما أن تنشيط البروتينات الرابطة لعنصر الستيرول التنظيمي (SREBPs) له دور مركزي في هذه العملية. يتم تثبيط SREBPs بواسطة مركب يتكون من بروتينات INSIG وبروتين تنشيط الانقسام SREBP (SCAP) وستيرولات في الشبكة الإندوبلازمية. يعد تنظيم التفاعل بين بروتينات INSIG و SCAP بواسطة مستويات الستيرول أمرًا بالغ الأهمية لتفكك مجمع SCAP-SREBP عن الشبكة الإندوبلازمية وتفعيل SREBPs 1،2. ومع ذلك ، ما إذا كان هذا التفاعل البروتيني ينظم بواسطة آلية أخرى غير وفرة الستيرول - وعلى وجه الخصوص ، ما إذا كان للإشارة الورمية دور أم لا - غير واضح. نوضح هنا أن AKT المنشط في خلايا سرطان الخلايا الكبدية البشرية (HCC) فسفوريلات فوسفوينول بيروفات كاربوكسيكيناز 1 (PCK1) ، وهو إنزيم يحد من المعدل في استحداث السكر ، في Ser90. ينتقل PCK1 الفسفوري إلى الشبكة الإندوبلازمية ، حيث يستخدم GTP كمانح للفوسفات لفوسفوريلات INSIG1 في Ser207 و INSIG2 في Ser151. تقلل هذه الفسفرة من ارتباط الستيرولات بـ INSIG1 و INSIG2 وتعطل التفاعل بين بروتينات INSIG و SCAP ، مما يؤدي إلى نقل مركب SCAP-SREBP إلى جهاز Golgi ، وتفعيل بروتينات SREBP (SREBP1 أو SREBP2) ونسخ الجينات المرتبطة بتكوين الدهون في المصب ، وتكاثر الخلايا السرطانية ، وتكوين الأورام في الفئران. بالإضافة إلى ذلك ، فإن فسفرة PCK1 في Ser90 و INSIG1 في Ser207 و INSIG2 في Ser151 لا ترتبط ارتباطًا إيجابيًا فقط بالتراكم النووي لـ SREBP1 في عينات من مرضى سرطان الكبد ، ولكنها مرتبطة أيضًا بسوء تشخيص سرطان الكبد. تسلط النتائج التي توصلنا إليها الضوء على أهمية نشاط بروتين كيناز PCK1 في تنشيط SREBPs وتكوين الدهون وتطوير سرطان الكبد.


ما يصل إلى 45 جرامًا في اليوم و - 160 كبسولة يوميًا

40 كبسولة بعد 2-3 ساعات (ساعتان على الأقل قبل / بعد الطعام)

هذه المقالة للأغراض التعليمية فقط وبسبب لوائح لجنة التجارة الفيدرالية (FTC) ، لا يمكننا تقديم نصيحة طبية محددة. مع هذا ، إذا كنت تريد المساعدة في صحتك ، فنحن نقدم لك مسافات طويلة برامج التدريب الصحي الوظيفي. نحن غير قادرين على علاج السرطان ، ولكن يمكننا وضع برامج للمساعدة في دعم صحتك العامة وتقديم إرشادات حول مختلف الاستراتيجيات الصحية التي تهتم بتطبيقها في رحلتك الصحية.

مصادر هذه المادة تشمل:

1. اللحية ج. عمل تريبسين على الخلايا الحية لجنسن و rsquoS ماوس-ورم: ملاحظة أولية حول بحث تم إجراؤه (بمنحة من صندوق كارنيجي). المجلة الطبية البريطانية. 19061 (2351): 140-141.
2. Conrozier T، Mathieu P، Bonjean M، Marc JF، Renevier JL، Balblanc JC. توفر مجموعة من ثلاثة عوامل طبيعية مضادة للالتهابات تسكين آلام هشاشة العظام. البديل Ther Health Med. 2014 Winter20 ملحق 1: 32-7. PMID: 24473984
3. هيل إل بي ، شيشلوفسكي إم ، ترينه سي تي ، جرير بي كي. المكملات الغذائية بعصير الأناناس الطازج تقلل الالتهاب وأورام القولون في الفئران التي تعاني من نقص IL-10 المصابة بالتهاب القولون. ديس التهاب الأمعاء. 2010 16 ديسمبر (12): 2012-21. PMID: 20848493
4. Li M ، Bolduc AR ، Hoda MN ، Gamble DN ، Dolisca SB ، Bolduc AK ، Hoang K ، Ashley C ، McCall D ، Rojiani AM ، Maria BL ، Rixe O ، MacDonald TJ ، Heeger PS ، Mellor AL ، Munn DH ، جونسون TS. يتحكم مسار indoleamine 2،3-dioxygenase في التعزيز المعتمد على المكمل للعلاج الكيميائي الإشعاعي ضد الورم الأرومي الدبقي. ياء إمونوثر السرطان. 2014 يوليو 72:21. بميد: 25054064
5. سرطان جامعة نيويورك لاجون والأورام واضطرابات الدم وصلة هنا
6. Kamen & iacutecek V، Hol & aacuten P، Fran & # 277k P. [العلاج بالإنزيم الجهازي في العلاج والوقاية من تورم ما بعد الصدمة وبعد الجراحة]. أكتا تشير أورثوب تراوماتول تشيك. 200168 (1): 45-9. التشيكية. بميد: 11706714
7. صوفي لانون ، روبرت م. إلياس نُشر في 15 أغسطس 2002. معلومات الاقتباس: J Clin Invest. 2002110 (4): 463-474.
8. الطب القائم على العلم: رابط العلاج بالإنزيم الجهازي هنا
9. Leipner J ، Saller R. العلاج بالإنزيم الجهازي في علم الأورام الرابط هنا
10. Ween MP و Oehler MK و Ricciardelli C. دور Versican و Hyaluronan و CD44 في ورم خبيث لسرطان المبيض. المجلة الدولية للعلوم الجزيئية. 201112 (2): 1009-1029.
11. Wassmann S ، Wassmann K ، Nickenig G. تعديل التعبير عن إنزيم المؤكسد ومضاد الأكسدة ووظيفته في خلايا الأوعية الدموية. الارتباط هنا

دكتور جوكرز

الدكتور ديفيد جوكرز متحمس لرؤية الناس يصلون إلى إمكاناتهم الصحية في العقل والجسد والروح. وهو مقدم البرنامج الشهير & # 8220Dr Jockers Functional Nutrition & # 8221 podcast ومؤلف الكتب الأكثر مبيعًا ، & # 8220 The Keto Metabolic Breakthrough & # 8221 و & # 8220 The Fasting Transformation.

فئات

دعونا نحسن صحتك اليوم!

احصل على وصول فوري إلى 2 كتب إلكترونية مجانية عند الاشتراك في النشرة الإخبارية للدكتور جوكرز.

"انضم إلى قبيلتي اليوم لاكتشاف استراتيجيات خفية لتحسين الطاقة ، والدماغ ، والهضم والتمثيل الغذائي."

- د. ديفيد جوكرز

تعليقات


البروتينات الموصوفة للتدمير

التدهور لا يحتاج إلى طاقة - أم أنه لا يحتاج إلى طاقة؟

بينما تم إنفاق الكثير من الاهتمام والكثير من الأبحاث على فهم كيفية تحكم الخلية في تخليق بروتين معين - تم منح ما لا يقل عن خمس جوائز نوبل في هذا المجال - فإن العكس ، وهو تدهور البروتينات ، كان يعتبر منذ فترة طويلة أقل أهمية. عدد من الإنزيمات البسيطة المهينة للبروتين كانت معروفة بالفعل. أحد الأمثلة على ذلك هو التربسين ، الذي يقوم في الأمعاء الدقيقة بتفكيك البروتينات في طعامنا إلى أحماض أمينية. وبالمثل ، تمت دراسة نوع من عضية الخلية ، الليزوزوم ، الذي يتم فيه تكسير البروتينات الممتصة من الخارج ، منذ فترة طويلة. من الشائع في هذه العمليات أنها لا تتطلب طاقة لتعمل.

ومع ذلك ، فقد أظهرت التجارب التي تعود إلى الخمسينيات من القرن الماضي أن انهيار البروتينات الخاصة بالخلية وعددها 8217 يتطلب طاقة. لقد حير هذا الباحثين لفترة طويلة ، وهذه المفارقة بالتحديد هي التي تكمن وراء جائزة نوبل هذا العام في الكيمياء: أن تكسير البروتينات داخل الخلية يتطلب طاقة بينما يحدث تحلل البروتين الآخر بدون طاقة إضافية. اتخذ جولدبيرج وزملاؤه خطوة أولى نحو تفسير هذا التدهور المعتمد على الطاقة للبروتين ، الذين أنتجوا في عام 1977 مستخلصًا خالٍ من الخلايا من خلايا الدم الحمراء غير الناضجة ، الخلايا الشبكية ، والتي تحفز تكسير البروتينات غير الطبيعية في ATP- بطريقة تعتمد (ATP = أدينوزين ثلاثي فوسفات - خلية طاقة # 8217s).

باستخدام مثل هذا المستخلص آرون سيشانوفر وأفرام هيرشكو وإروين روز ، في سلسلة من الدراسات البيوكيميائية التي تصنع حقبة في أواخر السبعينيات وأوائل الثمانينيات ، نجح في إظهار أن تحلل البروتين في الخلايا يحدث في سلسلة من التفاعلات التدريجية التي نتجت عن ذلك. في البروتينات المراد تدميرها مع يوبيكويتين متعدد الببتيد. تمكن هذه العملية الخلية من تكسير البروتينات غير المرغوب فيها بدقة عالية ، وهذا التنظيم هو الذي يتطلب طاقة. وبخلاف تعديلات البروتين القابلة للانعكاس مثل الفسفرة (جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب 1992) ، غالبًا ما يكون التنظيم من خلال التكاثر المتعدد لا رجوع فيه نظرًا لتدمير البروتين المستهدف. تم إنجاز الكثير من العمل خلال سلسلة من إجازات التفرغ التي أمضاها أفرام هيرشكو وآرون سيشانوفر من التخنيون (المعهد الإسرائيلي للتكنولوجيا) مع إروين روز في مركز فوكس تشيس للسرطان في فيلادلفيا بالولايات المتحدة الأمريكية.

تم عزل الجزيء الذي ثبت لاحقًا أنه الملصق الذي يشير إلى بروتين للتحلل في وقت مبكر من عام 1975. تم عزل البولي ببتيد هذا المكون من 76 حمض أميني طويل من خبز العجل الحلو وكان من المفترض أنه يشارك في نضوج خلايا الدم البيضاء . نظرًا لأن الجزيء تم العثور عليه لاحقًا في العديد من الأنسجة والكائنات المختلفة - ولكن ليس في البكتيريا - فقد أطلق عليه اسم ubiquitin (من اللاتينية ubique ، & # 8220everywhere & # 8221) (الشكل 1).

اكتشاف تحلل البروتين بوساطة يوبيكويتين

بعد حصوله على الدكتوراه ، درس أفرام هيرشكو تدهور البروتين المعتمد على الطاقة في خلايا الكبد ، لكنه قرر في عام 1977 الانتقال إلى خلاصة الخلايا الشبكية الموصوفة أعلاه. احتوى هذا المستخلص على كميات كبيرة من الهيموجلوبين ، مما أزعج التجارب. في محاولاتهم لإزالة الهيموغلوبين باستخدام الكروماتوغرافيا ، اكتشف آرون سيشانوفر وأفرام هيرشكو أنه يمكن تقسيم المستخلص إلى جزأين ، كل منهما غير نشط بمفرده. ولكن اتضح أنه بمجرد إعادة اتحاد الجزأين ، تمت إعادة تشغيل عملية تحلل البروتين المعتمد على ATP. في عام 1978 أفاد الباحثون أن المكون النشط لجزء واحد كان بولي ببتيد مستقر للحرارة بوزن جزيئي 9000 فقط والذي أطلقوا عليه اسم APF-1 (المبدأ النشط في الكسر 1). ثبت لاحقًا أن هذا البروتين هو يوبيكويتين.

تم الإبلاغ عن الاختراق الحاسم في البحث في عملين نشرهما Ciechanover و Hershko و Rose في عام 1980. حتى ذلك الوقت كانت وظيفة APF-1 غير معروفة تمامًا. في العمل الأول ، تبين أن APF-1 كان مرتبطًا تساهميًا ، أي برابطة كيميائية مستقرة جدًا ، ببروتينات مختلفة في المستخلص.

في العمل الثاني ، تبين أيضًا أن العديد من جزيئات APF-1 يمكن ربطها بنفس البروتين المستهدف ، وسميت الظاهرة الأخيرة بتعدد الجسيمات. نحن نعلم الآن أن هذا التكاثر المتعدد لبروتينات الركيزة هو الإشارة المحفزة التي تؤدي إلى تدهور البروتين في البروتيازوم. هذا هو رد الفعل الذي يشكل التوسيم الفعلي ، & # 8220kiss of death & # 8221 إذا صح التعبير.

وبضربة واحدة ، غيرت هذه الاكتشافات غير المتوقعة تمامًا ظروف العمل المستقبلي: أصبح من الممكن الآن التركيز على تحديد نظام الإنزيم الذي يربط اليوبيكويتين بالبروتينات المستهدفة. نظرًا لأن اليوبيكويتين يحدث بشكل عام في الأنسجة والكائنات المختلفة ، فقد تم إدراك أن تحلل البروتين بوساطة اليوبيكويتين يجب أن يكون ذا أهمية عامة للخلية. بالإضافة إلى ذلك ، خمّن الباحثون أن متطلبات الطاقة في شكل ATP مكّنت الخلية من التحكم في خصوصية العملية.

كان المجال مفتوحًا الآن ، وبين عامي 1981 و 1983 طور كل من Ciechanover و Hershko و Rose وطلاب ما بعد الدكتوراة والطلاب & # 8220 فرضية وضع علامات ubiquitin متعددة الخطوات & # 8221 استنادًا إلى ثلاثة أنشطة إنزيم تم اكتشافها حديثًا أطلقوا عليها اسم E1 و E2 و E3 (شكل. 2). نحن نعلم الآن أن خلية الثدييات النموذجية تحتوي على واحد أو عدة إنزيمات E1 مختلفة ، وبعض عشرات من إنزيمات E2 وعدة مئات من إنزيمات E3 المختلفة. إن خصوصية إنزيم E3 هي التي تحدد البروتينات في الخلية التي يجب تمييزها للتدمير في البروتيازومات.

  1. ينشط إنزيم E1 جزيء يوبيكويتين. يتطلب هذا التفاعل طاقة على شكل ATP.
  2. يتم نقل جزيء اليوبيكويتين إلى إنزيم مختلف ، E2.
  3. يمكن أن يتعرف إنزيم E3 على هدف البروتين الذي سيتم تدميره. يرتبط مركب E2-ubiquitin بالقرب من هدف البروتين بحيث يمكن نقل ملصق اليوبيكويتين الفعلي من E2 إلى الهدف.
  4. يطلق إنزيم E3 الآن البروتين المسمى يوبيكويتين.
  5. تتكرر هذه الخطوة الأخيرة حتى يرتبط البروتين بسلسلة قصيرة من جزيئات يوبيكويتين.
  6. يتم التعرف على سلسلة يوبيكويتين هذه في افتتاح البروتيازوم. يتم فصل ملصق يوبيكويتين ويتم إدخال البروتين وتقطيعه إلى قطع صغيرة.

تم إجراء جميع الدراسات حتى هذه النقطة في أنظمة خالية من الخلايا. لتكون قادرًا على دراسة الوظيفة الفسيولوجية لتدهور البروتين بوساطة يوبيكويتين أيضًا ، طور أفرام هيرشكو وزملاؤه طريقة كيميائية مناعية. باستخدام الأجسام المضادة لليوبيكويتين ، يمكن عزل اتحاد بروتين يوبيكويتين من الخلايا حيث تم تصنيف بروتينات الخلية بحمض أميني مشع غير موجود في يوبيكويتين. أظهرت النتائج أن الخلايا تقوم بالفعل بتفكيك البروتينات المعيبة باستخدام نظام يوبيكويتين ، ونعلم الآن أن ما يصل إلى 30٪ من البروتينات المُصنَّعة حديثًا في الخلية تتفكك عبر البروتيازومات لأنها لا تعبر الخلية بجودة صارمة. مراقبة.

البروتيازوم - جهاز التخلص من نفايات الخلية و # 8217

ما هو البروتيازوم؟ تحتوي الخلية البشرية على حوالي 30000 بروتيازوم: يمكن لهذه الهياكل المكونة للبرميل أن تكسر عمليا جميع البروتينات إلى 7-9 ببتيدات طويلة الأحماض الأمينية. يقع السطح النشط للبروتوزوم داخل البرميل حيث يكون محميًا من بقية الخلية. الطريقة الوحيدة للوصول إلى السطح النشط هي عبر & # 8220lock & # 8221 ، الذي يتعرف على البروتينات متعددة الفروع ، ويغير طابعها بطاقة ATP ويدخلها في البرميل للفك بمجرد إزالة ملصق يوبيكويتين. يتم تحرير الببتيدات المتكونة من الطرف الآخر للبروتوزوم. وبالتالي فإن البروتيازوم نفسه لا يمكنه اختيار البروتينات ، فهو إنزيم E3 بشكل رئيسي هو الذي يقوم بذلك عن طريق وضع علامة يوبيكويتين على البروتين المناسب للتحلل (الشكل 3).

في حين تم الكشف عن الآليات الكيميائية الحيوية الكامنة وراء تحلل البروتين المسمى يوبيكويتين في حوالي عام 1983 ، فإن أهميتها الفسيولوجية لم يتم فهمها بالكامل بعد. كان من المعروف أن لها أهمية في تدمير البروتينات المعيبة داخل الخلايا ، ولكن للمضي قدمًا ، كانت هناك حاجة لخلية متحولة في نظام يوبيكويتين. من خلال الدراسة التفصيلية لكيفية اختلاف الخلية المحورة عن الخلية الطبيعية في ظل ظروف النمو المختلفة ، كان من المأمول الحصول على فكرة أفضل عن التفاعلات في الخلية التي تعتمد على نظام يوبيكويتين.

تم عزل خلية فئران متحولة في عام 1980 من قبل مجموعة بحثية في طوكيو. احتوت الطفرة الموجودة في خلايا الفئران على بروتين كان ، بسبب الطفرة ، حساسًا لدرجة الحرارة. في درجات حرارة منخفضة ، يعمل البروتين كما ينبغي ، ولكن ليس في درجات حرارة أعلى. توقفت الخلايا المزروعة في درجات حرارة عالية عن النمو. بالإضافة إلى ذلك ، أظهروا خللًا في تركيب الحمض النووي ووظائف خاطئة أخرى عند درجة الحرارة المرتفعة. أظهر الباحثون في بوسطن بسرعة أن البروتين الحساس للحرارة في خلية الفأر الطافرة هو إنزيم يوبيكويتين المنشط E1. من الواضح أن تنشيط اليوبيكويتين كان ضروريًا للخلية لتعمل وتتكاثر على الإطلاق. لم يكن تحلل البروتين الخاضع للمراقبة مهمًا فقط في تحطيم البروتينات غير الصحيحة في الخلية ، ولكن من المحتمل أيضًا أنه شارك في التحكم في دورة الخلية وتكرار الحمض النووي وبنية الكروموسوم.

منذ أواخر الثمانينيات من القرن الماضي ، تم تحديد عدد من الركائز الفسيولوجية المهمة لتحطيم البروتين بوساطة اليوبيكويتين. سيتم ذكر القليل فقط من أهمها هنا.

منع التلقيح الذاتي في النباتات

معظم النباتات ثنائية الجنس ، خنثى. يؤدي التلقيح الذاتي إلى انخفاض تدريجي في التنوع الجيني والذي يمكن أن يتسبب على المدى الطويل في موت الأنواع بأكملها. لمنع ذلك ، تستخدم النباتات التحلل بوساطة اليوبيكويتين لرفض حبوب اللقاح & # 8220own & # 8221. لم يتم توضيح الآلية الدقيقة بعد ، ولكن تمت مصادفة إنزيم E3 وعندما تم إدخال مثبطات البروتوزوم ، كان الرفض ضعيفًا.

عندما تقوم الخلية بعمل نسخة من نفسها ، تشارك العديد من التفاعلات الكيميائية. في الإنسان ، يجب تكرار ستة آلاف مليون زوج قاعدي في الحمض النووي. تم جمعها في 23 زوجًا من الكروموسومات يجب نسخها. إن الانقسام الخلوي العادي ، والانقسام ، وتشكيل الخلايا الجنسية ، والانقسام الاختزالي ، لهما العديد من نقاط الاتصال مع الأشخاص الذين حصلوا على جائزة نوبل لهذا العام و # 8217s. إنزيم E3 المسؤول ، وهو مركب بروتين يسمى المركب المعزز & # 8220anaphase & # 8221 (APC) يتحقق من خروج الخلية من الانقسام. أثبت مركب الإنزيم هذا أيضًا أنه يلعب دورًا مهمًا في فصل الكروموسومات أثناء الانقسام والانقسام الاختزالي. يعمل مركب بروتيني مختلف مثل حبل حول زوج الكروموسوم ، ويمسكه معًا. عند إشارة معينة ، تقوم APC بتسمية مثبط لإنزيم معين مهين للبروتين ، حيث يتم نقل المثبط إلى البروتيازوم ويتم تدميره. يتم تحرير الإنزيم وتنشيطه ويقطع الحبل حول زوج الكروموسوم. بمجرد زوال الحبل ، يمكن فصل زوج الكروموسوم. الانقسام غير الصحيح للكروموسوم أثناء الانقسام الاختزالي هو السبب الأكثر شيوعًا للإجهاض التلقائي أثناء الحمل ، ويؤدي الكروموسوم 21 الإضافي في البشر إلى متلازمة داون & # 8217. تحتوي معظم الأورام الخبيثة على خلايا ذات أعداد متغيرة من الكروموسومات نتيجة الانقسام غير الصحيح للكروموسوم أثناء الانقسام.

إصلاح الحمض النووي والسرطان وموت الخلايا المبرمج

أُطلق على البروتين p53 & # 8220_ وصي الجينوم & # 8221 وهو جين مثبط للورم. هذا يعني أنه ما دامت الخلية قادرة على إنتاج البروتين p53 ، فإن تطور السرطان يعيق. من المؤكد أن البروتين قد تحور في 50٪ على الأقل من جميع أنواع السرطانات التي تصيب الإنسان. كمية البروتين p53 في الخلية الطبيعية منخفضة نتيجة للإنتاج المستمر والانهيار. يتم تنظيم الانهيار من خلال التواجد في كل مكان ويشكل إنزيم E3 المسؤول معقدًا مع البروتين p53. بعد إصابة الحمض النووي ، يتم فسفرة البروتين p53 ولم يعد بإمكانه الارتباط بإنزيم E3 الخاص به. يتوقف الانهيار وترتفع كمية البروتين p53 في الخلية بسرعة. يعمل البروتين p53 كعامل نسخ ، أي بروتين يتحكم في التعبير عن جين معين. يرتبط البروتين p53 بالجينات التي تنظم إصلاح الحمض النووي وموت الخلايا المبرمج ويتحكم فيها. تؤدي المستويات المرتفعة من البروتين p53 أولاً إلى انقطاع دورة الخلية لإتاحة الوقت لإصلاح تلف الحمض النووي. إذا كان الضرر شديدًا للغاية ، فإن الخلية تؤدي إلى موت الخلية المبرمج & # 8220 تنتحر & # 8221.

ترتبط الإصابة بفيروس الورم الحليمي البشري بقوة بحدوث سرطان عنق الرحم. يتجنب الفيروس وظيفة التحكم في البروتين p53 من خلال تنشيط أحد بروتيناته وتغيير نمط التعرف على إنزيم خلوي معين E3 ، E6-AP ، والذي يتم خداعه في كل مكان للبروتين p53 ، والذي تم تدميره تمامًا. ونتيجة لذلك ، لم تعد الخلية المصابة قادرة على إصلاح تلف الحمض النووي بطريقة طبيعية أو تحفيز موت الخلية المبرمج. تزداد طفرات الحمض النووي من حيث العدد ويمكن أن يؤدي هذا في النهاية إلى الإصابة بالسرطان.

ردود الفعل المناعية والتهابات

ينظم عامل نسخ معين العديد من الجينات في الخلية والتي تعتبر مهمة للدفاع المناعي وردود الفعل الالتهابية. يحدث هذا البروتين ، وهو عامل النسخ ، مرتبطًا ببروتين مثبط في سيتوبلازم الخلية ، ويفتقر الشكل المرتبط لعامل النسخ إلى النشاط. عندما تتعرض الخلايا للبكتيريا أو لمواد إشارة مختلفة ، فإن البروتين المثبط يتم فسفرته ، وينتج عن ذلك انتشاره وتقسيمه في البروتيازوم. يتم نقل عامل النسخ الذي تم إطلاقه إلى نواة الخلية حيث يرتبط بجينات معينة وينشط التعبير عنها.

ينتج نظام يوبيكويتين-بروتوزوم أيضًا الببتيدات التي يقدمها الدفاع المناعي على سطح الخلية المصابة بالفيروس عن طريق تكسير بروتينات الفيروس إلى أحجام مناسبة. تتعرف الخلايا الليمفاوية التائية على هذه الببتيدات وتهاجم الخلية كجزء مهم من دفاعنا ضد العدوى الفيروسية.

يحدث مرض التليف الكيسي الوراثي بسبب قناة كلوريد غشاء بلازما غير عاملة تسمى CFTR ، ومنظم توصيل غشاء التليف الكيسي & # 8221. يعاني معظم مرضى التليف الكيسي من نفس الضرر الجيني ، وهو فقدان الحمض الأميني فينيل ألانين في بروتين CFTR. تسبب الطفرة في طي خاطئ للبروتين وهذا بدوره يؤدي إلى الاحتفاظ بالبروتين في نظام التحكم في الخلية & # 8217s لجودة البروتين. يضمن هذا النظام تدمير البروتين المطوي بشكل غير صحيح من خلال انهيار البروتين بوساطة يوبيكويتين بدلاً من نقله إلى جدار الخلية. لم تعد الخلية التي لا تحتوي على قناة كلوريد عاملة قادرة على نقل أيونات الكلوريد عبر جدارها. يؤثر هذا على إفراز الرئتين من بين الأعضاء الأخرى ويؤدي إلى تراكم بلغم كثيف في الرئتين مما يضعف وظائفهما ، مما يزيد بشكل كبير من خطر الإصابة بالعدوى.

لقد أصبح نظام اليوبيكويتين مجالًا مثيرًا للاهتمام للبحث في الأدوية ضد الأمراض المختلفة. يمكن أن تستهدف هذه الاستعدادات مكونات نظام الانهيار بوساطة يوبيكويتين لمنع تدهور بروتينات معينة. يمكن أيضًا تصميمها لجعل النظام يدمر البروتينات غير المرغوب فيها. أحد الأدوية التي تم اختبارها سريريًا بالفعل هو مثبط البروتوزوم Velcade (PS341) الذي يستخدم ضد المايلوما المتعددة ، وهو مرض سرطاني يؤثر على الخلايا المنتجة للمستضد في الجسم.

شرح الفائزون هذا العام & # 8217s الخلفية الجزيئية لنظام تنظيم البروتين ذي الأهمية الكبيرة لجميع الخلايا العليا. يتم اكتشاف وظائف الخلايا الجديدة التي يتحكم فيها تحلل البروتين بوساطة اليوبيكويتين طوال الوقت ويتم إجراء هذا البحث في العديد من المختبرات في جميع أنحاء العالم.


ملخص

يوجد حاليًا مئات ، إن لم يكن الآلاف ، من الإنزيمات غير المميزة التي تملأ البروتين البشري حاليًا. يشكل تجميع هذه البروتينات في مسارات التمثيل الغذائي والإشارات التي تحكم فسيولوجيا الخلية وعلم الأمراض تحديًا تجريبيًا كبيرًا. هنا ، نعالج هذه المشكلة باستخدام استراتيجية التنميط متعددة الأبعاد التي تجمع بين البروتينات القائمة على النشاط وعلم الأيض. حدد هذا النهج أن KIAA1363 ، وهو إنزيم غير مميز مرتفع للغاية في الخلايا السرطانية العدوانية ، يعمل كعقدة مركزية في شبكة إشارات دهون الأثير التي تربط عامل تنشيط الصفائح الدموية وحمض الفوسفاتيد. أكدت الدراسات البيوكيميائية أن KIAA1363 ينظم هذا المسار عن طريق التحلل المائي الوسيط الأيضي 2-acetyl monoalkylglycerol. أدى تعطيل KIAA1363 إلى تعطيل عملية التمثيل الغذائي للدهون في الخلايا السرطانية وإعاقة هجرة الخلايا ونمو الورم في الجسم الحي. يجب أن تسهل طريقة التنميط الجزيئي المتكاملة الموصوفة هنا الشرح الوظيفي للأنزيمات الأيضية في أي نظام حي.

ساهم هؤلاء المؤلفين بالتساوي على هذا العمل.


مرض تاي ساكس

مرض تاي ساكس هو اضطراب وراثي نادر يؤدي إلى تدمير الخلايا العصبية (الخلايا العصبية) في الدماغ والحبل الشوكي تدريجيًا.

يظهر الشكل الأكثر شيوعًا لمرض تاي ساكس في مرحلة الطفولة. عادة ما يبدو الأطفال المصابون بهذا الاضطراب طبيعيين حتى سن 3 إلى 6 أشهر ، عندما يتباطأ نموهم وتضعف العضلات المستخدمة في الحركة. يفقد الأطفال المتأثرون المهارات الحركية مثل الانقلاب والجلوس والزحف. كما أنهم يطورون رد فعل مفاجئ مبالغ فيه على الضوضاء العالية. مع تقدم المرض ، يعاني الأطفال المصابون بمرض تاي ساكس من النوبات ، وفقدان البصر والسمع ، والإعاقة الذهنية ، والشلل. من سمات هذا الاضطراب وجود شذوذ في العين يسمى بقعة الكرز الأحمر ، والتي يمكن تحديدها من خلال فحص العين. عادةً ما يعيش الأطفال المصابون بهذا الشكل الطفولي الحاد من مرض تاي ساكس في مرحلة الطفولة المبكرة فقط.

تسبب الطفرات في جين HEXA مرض تاي ساكس. يوفر جين HEXA تعليمات لصنع جزء من إنزيم يسمى بيتا هيكسوسامينيداز أ ، والذي يلعب دورًا مهمًا في الدماغ والحبل الشوكي. يوجد هذا الإنزيم في الجسيمات الحالة (تذكر أن هذه هي العضيات التي تكسر المواد السامة وتعمل كمراكز لإعادة التدوير). داخل الجسيمات الحالة ، يساعد بيتا هيكسوسامينيداز أ على تكسير مادة دهنية تسمى GM2 ganglioside.

تؤدي الطفرات في جين HEXA إلى تعطيل نشاط beta-hexosaminidase A ، مما يمنع الإنزيم من تكسير GM2 ganglioside. نتيجة لذلك ، تتراكم هذه المادة إلى مستويات سامة ، خاصة في الخلايا العصبية في الدماغ والحبل الشوكي. يؤدي الضرر التدريجي الناجم عن تراكم GM2 ganglioside إلى تدمير هذه الخلايا العصبية ، مما يسبب علامات وأعراض مرض تاي ساكس. نظرًا لأن مرض تاي ساكس يضعف وظيفة الإنزيم الليزوزومي ، يُشار إلى هذه الحالة أحيانًا باسم اضطراب التخزين الليزوزومي.


فحوصات نشاط البروتين والإنزيم

تُظهر إنزيمات الجليكوزيداز انتقائية عالية للتحلل المائي للسكريات المفضلة لديهم. نحن نقدم فحوصات لمجموعة واسعة من glycosidases والإنزيمات ذات الصلة بما في ذلك amylase و cellulase و neuraminidase وغيرها الكثير.

منتجات

نحن نقدم أوسع وأشمل مجموعة من التقنيات المتاحة للكشف عن نشاط إنزيم كيناز. تتكون هذه المحفظة من التقنيات التي تتراوح من المقايسات المتجانسة باستخدام ركائز الببتيد إلى فحوصات محددة للجسم المضاد.

منتجات

منتجات

تلعب Phopholipases دورًا مهمًا في عمليات الإشارات الخلوية عبر توليد رسل ثانٍ مثل diacylglycerols و arachidonate و inositol 1،4،5-triphosphate. تشمل الليباز عمومًا هيدروليسات إستر الجلسرين وإسترات الكوليسترول. نحن نقدم ركائز وأطقم الفلوروجينيك والفلورية للكشف عن الفوسفوليباز- A و -C و -D ، وكذلك فوسفاتيديل إينوزيتول.

منتجات

Oxidases ، وأكثرها فائدة بلا شك هو بيروكسيداز الفجل (HRP) ، وهي إنزيمات مهمة تستخدم في مجموعة متنوعة من الاختبارات الحيوية. نشاط البيروكسيداز موجود أيضًا في العديد من الخلايا. نحن نقدم الكواشف لتقدير البيروكسيديز ونشاط مجموعة متنوعة من الأكسيدازات الأخرى.

منتجات

تلعب الإنزيمات دورًا مهمًا في جميع العمليات الخلوية تقريبًا ، بما في ذلك مسارات الإشارات والتمثيل الغذائي والتعبير الجيني ، مما يجعلها أهدافًا مهمة في تطوير الأدوية والعلاج. نحن نقدم مجموعة واسعة من الكواشف والمقايسات لاكتشاف نشاط الإنزيم عن طريق الامتصاص أو التألق أو اللمعان الكيميائي.


تنظيم إنتاج الإنزيم في الخلايا حقيقية النواة (مع رسم بياني)

كما هو متوقع ، فإن تنظيم إنتاج الإنزيم في الخلايا حقيقية النواة أكثر تعقيدًا من الخلايا بدائية النواة.

تحتوي الخلايا حقيقية النواة على عدد من الكروموسومات بدلاً من الكروموسوم الفردي الموجود في بدائيات النوى. علاوة على ذلك ، فإن كروموسومات الخلية حقيقية النواة ثنائية الصبغة وأحيانًا متعددة الصبغيات.

عادة ما يكون الحمض النووي للكروموسومات ملفوفًا للغاية ومطويًا بدرجة عالية ويتم فصل الكروموسومات نفسها فعليًا عن الريبوسومات السيتوبلازمية بواسطة الغلاف النووي.

مما لا شك فيه أن هذه العوامل تجعل التحكم في تخليق الإنزيم أكثر تعقيدًا ، على الرغم من أن النسخ والترجمة يشتملان على نفس الآلية الموجودة في بدائيات النوى.

ومع ذلك ، فإن الجينات الهيكلية لمجموعة من الإنزيمات المرتبطة وظيفيًا والتي قد تشكل مكونًا محفزًا مثل أوبرون لا توجد بجوار بعضها البعض على كروموسوم ويمكن ، في الواقع ، توزيعها بين كروموسومات مختلفة.

يحدث تحريض الإنزيم في الكائنات حقيقية النواة البدائية مثل الخميرة و Neurospora ، لكن الأوبرا تكون إما قليلة أو غير موجودة في حقيقيات النوى الأعلى. في جميع الحالات باستثناء حالات قليلة ، تحتوي mRNAs لحقيقيات النوى الأعلى على تسلسل تشفير لجين هيكلي واحد فقط (أي أنها أحادية الجين).

تكون عملية الاستقراء في الفطريات أبطأ ، والتغير في تركيز الإنزيمات ليس كبيرًا كما هو الحال في بدائيات النوى. في الخميرة ، يستغرق تحريض β-galactosidase وقتًا أطول بكثير مما هو عليه في E. coli أيضًا ، تكون الزيادة في نشاط الإنزيم 10 أضعاف وليس 1000 ضعف. إن إنزيم التربتوفان -2 ، 3-أوكسيجيناز الموجود في خلايا الكبد لدى الفقاريات يمكن تحريضه لكن الحث يتطلب ساعات عديدة.

بالإضافة إلى الشكل B للحلزون المزدوج للحمض النووي ، هناك شكل Z. في Z-DNA ، يكون اللولب المزدوج أعسر ، يحتوي كل عديد النوكليوتيد على متواليات من البيورينات والبيريميدينات المتناوبة. يشير عدد من الملاحظات إلى أن Z-DNA قد تلعب دورًا في تنظيم التعبير الجيني. على سبيل المثال ، يتم تشكيل Z-DNA في النواة الكبيرة النشطة نسبيًا لـ Stylonychia mytilis (طفيلي أولي) وفي مناطق interband من كروموسومات ذبابة الفاكهة اللعابية. ترتبط البروتينات المرتبطة بالكروموسومات متعددة الخلايا في ذبابة الفاكهة بالأجسام المضادة الخاصة بـ Z-DNA. يبدو أن بعض البروتينات التنظيمية ترتبط بـ Z-DNA ولكن ليس B-DNA ، بما في ذلك بروتين منشط الهدم الموصوف سابقًا.

2. أيونات الكالسيوم والكالموديولين:

في السنوات القليلة الماضية ، أصبح من الواضح تمامًا أن أيونات الكالسيوم تلعب دورًا مهمًا للغاية في تنظيم أنشطة معينة في الخلايا حقيقية النواة. على سبيل المثال ، تتأثر الظواهر المتنوعة مثل حركة الخلية ، وتقلص الخلايا العضلية ، وحركة الكروموسوم ، والالتقام الخلوي ، والإخراج الخلوي ، واستقلاب النوكليوتيدات الدوري ، وفسفرة البروتينات ، واستقلاب الجليكوجين بمستوى Ca 2+ في العصارة الخلوية. يتم التوسط في بعض تأثيرات أيونات الكالسيوم من خلال بروتين معين مرتبط بالكالسيوم يسمى كالموديولين (الشكل 11-16) موجود في جميع الخلايا تقريبًا.

الكالمودولين هو بروتين صغير (وزنه الجزيئي 16720) يتكون من سلسلة بولي ببتيد واحدة تحتوي على 149 من الأحماض الأمينية. المثير للاهتمام بشكل خاص هو اكتشاف أن هيكله الأساسي هو نفسه في الأساس في جميع الأنواع التي تمت دراستها حتى الآن ، مما يشير إلى أن البروتين قد خضع لتغيير طفيف في مسار التطور.

يرتبط كل جزيء من كالمودولين بأربعة أيونات الكالسيوم ، ويشير حدوثه الشائع في حقيقيات النوى إلى أن له وظيفة تنظيمية عالمية إلى جانب Ca 2 +. عندما يدخل Ca 2+ إلى العصارة الخلوية ، فإنه يرتبط بالكالودولين لتشكيل مركب يؤثر بعد ذلك على النشاط الخلوي من خلال التفاعل مع بروتينات أخرى معينة. بعض البروتينات المتأثرة بمركب كالودولين Ca 2 + & # 8211 هي بروتينات هيكلية ولكن يبدو أن معظمها عبارة عن إنزيمات.

على سبيل المثال ، يعمل مركب Ca 2 + -calmodulin على تنشيط عائلة من الإنزيمات تسمى كينازات البروتين بشكل مباشر. قد تعتمد كينازات البروتين التي يتم تنشيطها على كمية الكالسيوم 2+ في العصارة الخلوية. وذلك لأن الكالودولين يمكن أن يربط ما يصل إلى أربعة أيونات الكالسيوم والمركب الذي يحتوي على Ca 2 + واحد فقط قد ينشط إنزيمًا مختلفًا عن المركب الذي يحتوي على 2 Ca 2+ (وهكذا). قد يكون تأثير مركب Ca 2+ & # 8211 calodulin على استقلاب الخلية غير مباشر.

على سبيل المثال ، يعمل مركب Ca 2 + -calmodulin على تحفيز نشاط إنزيم الأدينيلات في أغشية البلازما للخلايا وهذا يؤدي إلى إنتاج cAMP. تتم مناقشة دور cAMP & # 8217s كرسول & # 8220second & # 8221 يؤثر على استقلاب الخلية أدناه. يتم إعطاء أمثلة إضافية للطريقة التي ينظم بها الكالودولين والكالسيوم 2 + استقلاب الخلية في الجدول 11-4.

3. تحريض الإنزيم بالهرمونات:

عادة ما يتم تحفيز الإنزيم في الخلايا بدائية النواة عن طريق مستقلب محتمل (مثل تحريض β-galactosidase بواسطة اللاكتوز). As noted above, this form of enzyme induction occurs in some eukaryotic cells as well however, in higher animals there also is a highly developed control system in which hormones act as messengers that coordinate the biosynthetic ac­tivities of cells.

This coordination may take the form of activating (or deactivating) enzymes that already exist in the cell or the effect may be on gene expres­sion, resulting in the production of additional en­zymes. The term “messenger” is appropriate, be­cause the hormones are produced and secreted by one cell (or tissue) and have an effect on a different cell (or tissue).

The two tissues producing and responding to the messenger may be in widely separated parts of the body, the messenger traveling from one site to the other via the bloodstream. Sometimes, the effect of the messenger is to cause the “target” cell to produce and secrete a different hormone (Fig. 11-17a).

From a chemical point of view, hormones are quite diverse. Some hormones (e.g., thyroxin and epineph­rine) are small molecules derived from amino acids and others are proteins (e.g., insulin and erythropoietin) or steroids (e.g., progesterone and Cortisol). Hormones regulate the production of enzymes through a variety of mechanisms. For example, the hormone may be the first messenger among a series of messengers that regulate a metabolic response (Figs. 11-17b and 11-17c). Such hormones attach to receptor sites on the plasma membrane of the “target” cell. The receptor sites consist of specific proteins having high affinities for the hormones.

Hormone binding at a receptor site serves to initiate a response by the cell. Different tissues may be affected by the same hor­mone. The cells in these tissues may contain similar hormone-binding receptors, but the interaction be­tween receptor and hormone is followed by a different cellular response.

In some cases it appears that the hormone receptor of the target cell is associated with an enzyme in the plasma membrane. Hormone binding by the receptor changes the receptor-enzyme complex and activates the enzyme. Once activated, the enzyme catalyzes a reaction that forms a second messenger that passes into the cytosol and triggers further responses in the target cell.

The most common second messenger is cyclic AMP. It is formed by the enzyme adenylate cyclase, a membrane-bound enzyme associated with hormone receptor sites. cAMP produced by adenylate cyclase acts as a second messenger in metabolic pathways associated with the breakdown of glycogen and tri­glycerides (Fig. 11-18). cAMP appears also to be in­volved in cellular reactions that produce and secrete hormones.

The cellular response induced when cAMP acts as a second messenger continues for only a brief period be­cause of the presence of phosphodiesterases in the cy­tosol. These enzymes degrade cAMP, producing the inactive, qoncylic mononucleotide 5′-AMP. Calcium ions also act as second messengers. Some surface receptors are associated with channels through the plasma membrane. When the receptor binds the first messenger (i.e., the hormone) the channel is opened temporarily and Ca 2+ enters the cell. Once inside the cell, the Ca 2+ is bound by specific proteins such as calmodulin.

The activation of en­zymes by calmodulin was described earlier. It turns i out that many of the enzymes activated by cAMP are also activated by Ca 2 + -calmodulin and Ca 2 + – calmodulin affects the activities of enzymes that form and degrade cAMP. In turn, cAMP influences the plasma membrane channels through which Ca 2 + passes by phosphorylating the proteins that line these channels.

Cyclic GMP (cGMP), like cAMP, activates certain protein kinases. However, cGMP does not appear in response to the binding of hormones by plasma mem­brane receptors. Rather, the level and activity of cGMP appear to increase as the intracellular level of free Ca 2 + increases.

“Double” Second Messengers:

Many hormone re­ceptors are associated with a group of plasma mem­brane phospholipids called polyphosphoinositides. Binding of the first messenger (hormone) to the recep­tor initiates the breakdown of the membrane-bound polyphosphoinositides, thereby forming diacylglycerol and inositol triphosphate.

The diacylglycerol en­ters the cytosol where it acts as a second messenger, activating a protein kinase (Fig. 11-19). (The protein kinase activated by diacylglycerol has different prop­erties than the protein kinase activated by cAMP and Ca 2 + -calmodulin.) The inositol triphosphate produced in the plasma membrane also enters the cytosol and acts as a second messenger. When inositol triphos­phate reaches the intracellular membranes, it induces the release of Ca 2 + . Ca 2 + released into the cytosol then activates certain proteins such as calmodulin.

4. Effects of Hormones on Gene Expression:

The binding of certain hormones to plasma membrane receptors is followed by internalization. Internaliza­tion takes the form of an infolding of that portion of the plasma membrane containing the receptor- hormone complex, thereby forming a vesicle.

The vesi­cle subsequently fuses with a Golgi body or lysosome, the enzymes of which pre­sumably alter the receptor-hormone complex. Ulti­mately, a product is formed that enters the cell nu­cleus where it interacts with the genome, thus altering gene expression.

Steroid hormones (e.g., estrogen and progesterone) (first messenger) enter the target cell by passing directly through the plasma membrane and into the cytosol. Within the cy­tosol, the hormones combine with receptor molecules and the complexes then migrate to the cell nucleus, where they have a direct impact on the expression of certain genes (Fig. 11-20).

In vitro studies using chick oviduct cells have shown that the hormone estrogen enters the cytosol to form a hormone-receptor com­plex that migrates to the cell nucleus and induces the increased rate of transcription of the genes for lysozyme and ovalbumin.

5. Protein Phosphorylation and Metabolic Control:

Phosphorylation by protein kinases appears to be one of the major mechanisms for activating and inactivat­ing a great number of enzymes and thereby control­ling many processes in eukaryotic cells. Generally speaking, many enzymes in degradative (catabolic) pathways are activated by phosphorylation, whereas the enzymes in synthetic (anabolic) pathways are inac­tivated by phosphorylation.

Protein kinases activated by Ca 2 + -calmodulin, cAMP, and diacylglycerol phosphorylate key enzymes of glycolysis and other bio- degradative pathways and thereby activate these pathways. The protein kinases also phosphorylate key enzymes in glycogen metabolism, gluconeogenesis, fatty acid synthesis, cholesterol synthesis, and protein synthesis and thus inactivate these pathways. Protein kinases catalyze protein phosphorylation using ATP as the source of phosphate.

Protein phosphatases are enzymes that catalyze the removal of phosphate from phosphorylated enzymes (or other proteins). It has been proposed that protein phosphatases also function in metabolic control be­cause they can dephosphorylate glycolytic enzymes and thereby inactivate them and can dephosphorylate glycogen-synthesizing enzymes and thereby activate them.

Although the evidence is not yet available, it is likely that protein phosphatases dephosphorylate the enzymes of gluconeogenesis, fatty acid synthesis, cho­lesterol synthesis, and protein synthesis and therefore activate these enzymes as well.

6. Amplification of Signals:

Signals to cells in the form of a few molecules of a hor­mone or other first messenger are greatly enhanced by mechanisms that use second messengers, double messengers, or even third messengers. Although only a few molecules of the first messenger may bind to the surface receptors, they activate enzymes each of which produces many copies of the second messenger. If additional messengers are produced by enzymes ac­tivated by second messengers, thousands of signals will be produced in the cytosol within a very short time.

7. Repression of the Genome in Eukaryotes:

Unlike prokaryotic cells, the cells of higher animals and plants undergo extensive differentiation, forming ‘ tissues that have specific and limited physiological roles. Yet most differentiated cells of higher plants and animals contain complete genomes.

This implies that large segments of the genome are repressed and go unexpressed. RNA-DNA saturation hybridization experiments indicate that only 6- 30% of the genome is expressed. In some cases, the repression is reversible.

For example, when differenti­ated carrot root cells are isolated and grown in tissue culture, new differentiated cells are produced, includ­ing cells that are characteristic of vascular tissue, storage tissue, and epidermal tissue. However, in many differentiated cells, such as nerve and muscle cells of higher animals, large portions of the genome are permanently repressed.

The mechanism of gene repression of eukaryotic cells is not yet clear. The chromosomes of eukaryotic cells contain large quantities of proteins and RNA in addition to DNA (Table 11-5), and over the years these have been considered potential repressors. How­ever, their chemical properties do not adequately sup­port such a contention.

For example, Stedman and Stedman proposed as long ago as the 1940s that the histones might act as gene repressors. However, there are only five major classes of histones in eukaryotic cells and they occur in about equal amounts, with little variation between different tissues of an organism or between species.

It would therefore appear that his- tone function is more fundamental. If the histones do have repressor activity, then the effect is nonspecific. Electrophoretic analysis of the non-histone proteins in chromatin reveals that they occur in much greater variety than the histones. However, their diversity is insufficient to support the contention that they play a role in gene repression.

8. The Britten-Davidson Model of Gene Regulation in Eukaryotes:

Although several models have been proposed to ex­plain gene regulation in eukaryotes, none has been documented with evidence that would give it the de­gree of certainty that surrounds the Jacob-Monod operon model for prokaryotic cells. However, the model proposed by R. Britten and E. Davidson in 1969 has attracted a great deal of attention.

According to this model (Fig. 11-21), the nuclear chromosomes con­tain DNA sequences called sensor genes that recog­nize various cellular substances such as metabolic in­ducers (substrates), hormone-receptor complexes, or regulatory nucleotides (e.g., ppGpp).

When the in­ducer enters the nucleus, it binds to the sensor and promotes the transcription of an adjacent integrator gene whose product is a specific activator RNA. The activator RNA can attach to appropriate DNA se­quences that constitute receptor sites on either the same or a different chromosome. Presumably, the function of the activator would be analogous to that of the cAMP-CAP for prokaryotes.

The binding of the activator to a receptor site promotes transcription of adjacent structural genes. After undergoing some modification called “processing” the mRNA transcript leaves the nucleus and is translated into protein.

A number of elaborate modifications of the basic model can explain the variations in gene expression and differentiation in eukaryotes. For example (Fig. 11-22a), a number of different sensor genes (S1, S2, and S3) on binding different inducers (I1، أنا2, and I3) promote the formation of different activator RNA molecules (a, b, and c) by their companion integrator genes.

The presence of multiple receptor sites for each structural gene (i.e., L, M, and N) would imply that different combinations of structural genes would be transcribed, depending on binding of the various activators to their respective receptor sites. The bind­ing of an activator to any one receptor would trigger transcription of the adjacent structural gene.

In an alternative model (Fig. 11-22b), transcription of structural genes in various combinations results from the binding of a specific inducer. In this varia­tion, the sensors initiate activator synthesis in a num­ber of adjacent integrator genes, and each activator then associates with one receptor.

The models have a number of interesting possibilities and are supported by the observation that a large proportion of the DNA in eukaryotic cells (e.g., 40% in calf thymus gland cells) consists of repeated nucleotide sequences that are too small to be structural genes these, perhaps, are receptor sequences.

9. Compartmentalization:

A final regulatory mechanism in eukaryotic cells is the physical separation and isolation of groups of enzymes within membranous boundaries, that is, specific groups of enzymes are compartmentalized within the cellular organelles. For example, in both plant and an­imal cells the enzymes of the tricarboxylic acid or Krebs cycle are physically separated from those of glycolysis because the former are confined within mi­tochondria and the latter are present in the cytosol.

In plant cells, the enzymes of the dark re­actions of photosynthesis are physically isolated within chloroplasts. The enzymes of the glyoxylate cycle are compartmentalized in micro- bodies, whereas many of the cell’s power­ful hydrolytic enzymes are restricted within the lysosomes.

Many of these compartmentalized enzymes act on substrates or employ cofactors that are produced by enzymes that are restricted to other parts of the cell. Regulation of the transport of these compounds across cellular membranes from one cell compartment to another affords yet another level at which the con­trol at metabolsim can be exercised.


Enzyme with high potential for new cancer treatment identified

A team of researchers from the Biology department at the TU Darmstadt has identified an enzyme that separates DNA replication from repair. This discovery could be of tremendous significance in the treatment of tumours. The scientists have now published the results of their research in the renowned research journal الخلية الجزيئية.

Several essential processes take place in separate compartments within a cell. The cell's most important asset, DNA, is packed inside the cell nucleus, and a veritable armada of proteins is responsible for the organisation, replication and protection of the DNA. Many of these proteins perform a number of tasks, for instance possessing functions at the replication fork and repairing damage to DNA. Most of the mechanisms for the individual functions of these proteins are understood, but there has as yet been little research into the coordination and regulation between the various processes.

Biologists at the TU Darmstadt under Prof. Dr. Markus Löbrich and Dr. Julian Spies have collaborated with their colleagues at the University of California in Davis and identified a protein kinase called Nek1 that promotes the repair of DNA double-strand breaks and separates this repair from replication. Nek1 switches on the motor protein Rad54 only after the completion of replication in order to finalize the repair process. This is of physiological relevance because during replication, Rad54 possesses additional functions at the replication fork, and premature activation of Rad54 results in a major disturbance of the replication process, report the Darmstadt-based researchers in the renowned research journal الخلية الجزيئية.

Use in cancer treatment

This discovery has a very high potential for use in the development of entirely new kinds of cancer treatments. Finding inhibitors that block the function of Nek1 would lead to a loss in the repair function. Tumour cells in particular would suffer from this loss of function in Nek1, since they experience a tremendous amount of DNA damage during their uncontrolled growth. The scientists suspect that the inhibition of Nek1 could be associated with an accumulation of unrepaired DNA damage in these cells that could cause the tumour cells to die. The team of researchers plans to continue to investigate these assumptions over the coming years.


Nutrition Needs for Cancer Survivors

After completion of cancer treatment, and assuming good health, calorie needs may be the same as other healthy adults without a history of cancer. According to the U.S. Dietary Guidelines 2015-2020, healthy women generally require 1,600 to 2,000 calories daily to maintain weight, and men require 2,000 to 3,000 per day.

Of course, individual calorie requirements can be more personalized and based on activity level, weight status, age and health status. The Recommended Dietary Allowance for protein in healthy adults is a modest 0.8 grams per kilogram of body weight, or 56 grams daily for a person weighing 154 pounds and 72 grams daily for someone weighing 198 pounds.

For long-term health after cancer treatment, a high-quality diet matters and may extend life in cancer survivors, according to research published in the December 2016 issue of Nutrition Reviews.

For people with a history of cancer, the Academy of Nutrition and Dietetics recommends a diet that emphasizes fruits, vegetables, whole grains, beans, lentils and nuts, and limits refined grains, added sugars, red meat and alcohol. This diet pattern is also heart-healthy and is linked to reducing the risk of other health problems. Since more research is needed in the area of nutrition and cancer survivorship, talk to your doctor and dietitian about a long-term eating plan that is right for you.


شاهد الفيديو: كمية البروتين في الغذاء يقي من سرطان القوقون والمستقيم (كانون الثاني 2022).