معلومة

ج 12. انتقال الإشارة وأنواع الأكسجين التفاعلية - علم الأحياء

ج 12. انتقال الإشارة وأنواع الأكسجين التفاعلية - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لقد أظهرنا سابقًا أن حالة الأكسدة والاختزال للخلايا تؤثر على طي البروتين وتكوين رابطة ثاني كبريتيد بالإضافة إلى صحة الخلية. نوكسوهو بروتين غشائي موجود في غشاء الخلية ينتج ( ce {H2O2} ). يوجد أيضًا في البلعمة ، التي تحتوي على أكاسيد النيتروجين من غشاء الخلية. بالإضافة إلى ذلك ، فقد ثبت أن أكسدة سلسلتين جانبيتين من Cys في Src ، وهو بروتين كيناز ، ينشط الإنزيم في عملية ترتبط بظهور ( ce {H2O2} ).

من أجل حدوث هذه الأحداث التابعة ( ce {H2O2} ) ، يجب حماية ( ce {H2O2} ) من الإنزيمات مثل الكاتلاز ، ولكن الأهم من ذلك بيروكسيريدوكسين، الموجود في السيتوبلازم. لقد ثبت أن هذه الإنزيمات تتفاعل مع جزيئين ( ce {H2O2} ) ، مما يؤدي إلى تعطيلها لأن أحد هذين الإنزيمات مغطى من RSH إلى RSO2-. (Rhee ، 2006) يمكن لبروتين آخر حقيقي النواة ، وهو sulfiredoxin ، عكس هذا التثبيط.

يتم تجميع أكاسيد النيتروجين في مناطق تحت خلوية عالية التحديد من الغشاء مثل أطواف الدهون والمجمعات البؤرية (بين الخلية والمصفوفة خارج الخلية). يتم استيراد H2O2 إلى الخلية. بالنسبة لبعض الأغشية ، ينتشر ( ce {H2O2} ) بسهولة عبر الغشاء ، لكن الدراسات الحديثة أظهرت أن الأغشية الأخرى تفتقر إلى هذه النفاذية. في هذه الحالة ، قد ينظم الأكوابورين عملية النقل. علاوة على ذلك ، تم اكتشاف تجميع بروتين أكسيد النيتروجين في أغشية العضية مثل الشبكة الإندوبلازمية والنواة. يتم الاحتفاظ بـ H2O2 المنتج في هذه المناطق داخل تجويف العضية.


ج 11. الفوسفاتيز

  • بمساهمة هنري جاكوبوفسكي
  • أستاذ (كيمياء) بكلية القديس بنديكت / ش. جامعة جون

هناك ثلاث عائلات رئيسية من الفوسفاتازات ، فسفاتاز الفوسفات (PTP) ، و phospho-Ser / Thr phosphatases ، وتلك التي تشق كليهما. من بين جميع مواقع الفسفرة ، توجد معظم (86٪) على Ser و 12٪ على Thr وحوالي 2٪ على Tyr. يمكن أيضًا تصنيفها حسب الأحجام الجزيئية ، والمثبطات ، ومتطلبات الكاتيون ثنائي التكافؤ ، وما إلى ذلك. على عكس الكينازات التي تختلف في بنية المجالات التحفيزية ، فإن العديد من الفوسفاتازات (PPs أدناه) تكتسب خصوصية عن طريق ربط العوامل المساعدة البروتينية التي تسهل الانتقال والربط مع بروتينات فوسفورية محددة. غالبًا ما يتكون الفوسفاتاز النشط من مركب من الوحدة الفرعية التحفيزية للفوسفاتيز ووحدة فرعية تنظيمية. قد تحتوي الوحدات الفرعية التنظيمية لـ Tyr phosphatases على مجال SH2 مما يسمح بربط المركب الثنائي بمستقبلات الغشاء المُفسفر ذاتيًا Tyr kinases.

تشمل فوسفاتازات Ser / Thr الهامة (PPs لبروتين فوسفاتازات) ما يلي:

  • فوسفاتيز البروتين 1 (PP-1 أو Ppp1) - هذا هو أكثر PPPs وفرة في البشر. تستهدف الوحدات الفرعية التنظيمية المختلفة جزيئات الجليكوجين في الكبد (الوحدة الفرعية GL) ، والجليكوجين العضلي المخطط والشبكة العجزية (الوحدة الفرعية المعدلة وراثيًا) أو ألياف العضلات الملساء (الوحدة الفرعية M). وهي موجودة أيضًا في النواة حيث يُفترض أنها تشارك في تنظيم عوامل النسخ. كما أنها تشارك في تضفير وإشارات الحمض النووي الريبي في المشابك العصبية.
  • فوسفاتيز البروتين 2A (PP-2A أو Ppp2) - عبارة عن أداة تقليم مع وحدات فرعية هيكلية تحفيزية وتنظيمية وسقالات (تنظيمية أيضًا). يوجد بشكل رئيسي في السيتوبلازم ويشارك في عدد لا يحصى من العمليات الخلوية.
  • بروتين فوسفاتيز 2B (PP-2B أو Ppp3) - يُسمى أيضًا الكالسينورين أو Ca2 + / فوسفاتاز البروتين المعتمد على Calmodulin - يتكون من وحدة فرعية محفزة (calcineurin A) ووحدة فرعية تنظيمية مرتبطة بالكالسيوم (calcinerin B). يتم تثبيطه بواسطة مركب السيكلوسبورين المثبط للمناعة و FK506 مع فيلينات المناعة. PP2B ينظم PKA و PKC

تشترك PP1 و 2A و 2B في قدر كبير من تنادد الأحماض الأمينية ، وبناءً على هذا التنادد ، تنتمي إلى عائلة واحدة. PP2C ينتمي إلى آخر. غالبًا ما يتم تصنيف PPs إلى ثلاث عائلات بما في ذلك ، فوسفاتازات البروتين الفوسفاتي (PPPs) وفوسفاتازات البروتين المعتمدة على المعادن (PPMs). هناك حوالي 30 وحدة فرعية حفزية من PP (أضعاف كثيرة أقل من Ser / Thr Kinases). يكتسبون خصوصية من خلال ربط العديد من الوحدات الفرعية التنظيمية المعدلة.

كما هو الحال مع البروتينات الأخرى ، فإن الأسماء التي تُعطى للبروتينات عند اكتشافها في كثير من الأحيان لا تعكس مخططًا تنظيميًا من شأنه تسمية أعضاء مختلفة بناءً على أوجه التشابه البنيوية. يتم تسمية PP-1 و 2A و 2B بشكل أفضل Ppp1 و Ppp2 و Ppp3 مما يدل على عضو في عائلة البروتين PP (PPP). سيتم تسمية PP-2C بـ Ppm1 كأول عضو في عائلة PPN. تحتوي جميع PPPs على ثلاثة أشكال متسلسلة قصيرة تربط الكاتيونات ثنائية التكافؤ.

يتكون البروتين Tyr phosphatases (PTPs) من مستقبلات تشبه (عبر الغشاء) و Tyr phosphatases داخل الخلايا. إنها تشبه كينازات التيروزين في تعقيدها أكثر من فوسفاتازات Ser / Thr. يوجد حوالي 100 PTPs في الجينوم ، وهو رقم مشابه لعدد بروتينات التيروزين كينازات. تحتوي PTPs على موقع Cys نشط في شكل CX5R- (S / T) مع موقع نشط Cys nucleophile و Arg في حلقة ربط الفوسفات (P). تشمل الأمثلة المهمة ما يلي:


مقدمة

على الرغم من التحسينات الأخيرة في استراتيجيات العلاج ، لا يزال السرطان أحد الأسباب الرئيسية للوفاة في جميع أنحاء العالم. على سبيل المثال ، المرضى الذين يعانون من سرطان الخلايا الكبدية (HCC) لديهم معدل البقاء على قيد الحياة لمدة 5 سنوات حوالي 30-40٪ فقط 1. نظرًا لأن سرطان الكبد غالبًا ما يتم تشخيصه في مرحلة متقدمة ، فإن العديد من المرضى غير مؤهلين للاستئصال الجراحي. لسوء الحظ ، لا تؤدي العلاجات البديلة إلى تحسين تشخيص هؤلاء المرضى بشكل كبير. وبالتالي ، من الأهمية بمكان تحديد الأدوية الجديدة التي تعدل تكوين الأورام وتحسن نتائج المريض.

يتميز السرطان بنمو الخلايا السرطانية السريع غير المنضبط. يتطلب هذا النمو طفرة هائلة في إنتاج اللبنات الأساسية ، بما في ذلك الأحماض النووية والأحماض الدهنية والأحماض الأمينية. تعدل الخلايا السرطانية عملية التمثيل الغذائي الخاصة بها لتلبية متطلبات الطاقة الحيوية والتخليق الحيوي المتزايدة. تعد إعادة برمجة مسار التمثيل الغذائي للدهون من أهم التغيرات في الخلايا السرطانية 2. تعمل الأحماض الدهنية (FAs) بمثابة لبنات بناء للفوسفوليبيدات داخل الأغشية البيولوجية 3. يزداد تخليق فوسفاتيديل كولين وفوسفاتيد إيثانولامين ، وهما الفوسفوليبيدات الرئيسية الموجودة في الأغشية الخلوية ، في الأورام من عدة أنسجة ويرتبط بسوء التشخيص 4،5 ، مما يشير إلى أن المسار المولد للدهون قد يكون هدفًا واعدًا لعلاج السرطان.

يتم تنظيم عملية التمثيل الغذائي للدهون من خلال العديد من العمليات ، بما في ذلك نقل الأحماض الدهنية والتوليف والأكسدة. تعمل البروتينات المرتبطة بالأحماض الدهنية (FABPs) كناقلات للأحماض الدهنية داخل الخلايا. تنسق FABPs الاستجابات الدهنية في الخلايا وترتبط بقوة بمسارات التمثيل الغذائي والالتهابات 6. يتم تنظيم التعبير عن FABPs في العديد من الأورام ، مثل سرطان الكبد والرئة والمعدة والمبيض ، بينما يتم تنظيم تعبيرها في الأنسجة الدهنية الصفاقي الورمي 7. في الآونة الأخيرة ، ثبت أن FABPs مركزية للعمليات التي تتم بوساطة الدهون والمسارات الأيضية ذات الصلة ، مما يشير إلى إمكاناتها كأهداف علاجية للسرطان 6.

كانت الطبيعة مصدرًا للمنتجات الطبية لعلاج مجموعة واسعة من الأمراض ، بما في ذلك السرطان 8. تم الإبلاغ عن العديد من الأدوية الفعالة التي تم تطويرها من الكائنات الحية الطبيعية لعرض نشاط مضاد للسرطان من خلال التأثير على مسار التمثيل الغذائي المرتبط بالدهون. على سبيل المثال ، تم الإبلاغ عن حمض البيتولينيك (بيتا) ، وهو مركب مشتق من النباتات سام للخلايا ، للحث على موت الخلايا السرطانية من خلال تعديل كارديوليبين 9. Arctigenin ، وهو مركب رئيسي من أركتيوم لابا، تم الإبلاغ عن تثبيط تكوين الشحم وتنشيط موت الخلايا المبرمج في خلايا سرطان الثدي 10.

يحظى الطب الصيني التقليدي بشعبية في المجتمعات الصينية وشرق آسيا ، ويلعب أدوارًا متزايدة في نظام الرعاية الصحية الحديث لتطوير عقاقير جديدة مضادة للسرطان 11. ال غانوديرما أنواع الفطر هو إكسير معروف في الصين ، يستخدم على نطاق واسع لعلاج الأمراض المختلفة والوقاية منها ، بما في ذلك السرطان 12،13. لقد قمنا سابقًا بعزل ترايتيربينات اللانوستان الجديدة من أجسام الفاكهة المزروعة في G.leucocontextum 14 ، بما في ذلك GL22 ، ganoleuconin O. GL22 يثبط اختزال HMG-CoA و α-glucosidase في المختبر ويعرض السمية الخلوية ضد سلالات الخلايا السرطانية K562 و PC-3 14. ترايتيربينز هي مركبات نشطة دوائيا تساهم في الفعالية المضادة للأورام غانوديرما 14 .

هنا ، نظهر أن علاج GL22 يمنع بشكل فعال نمو سرطان الكبد في المختبر وفي الجسم الحي عن طريق قمع التعبير عن FABPs ، مما يؤدي إلى تجميد FA وفقدان كارديوليبين ، وخلل الميتوكوندريا وموت الخلايا. توفر نتائجنا نظرة ثاقبة للتطبيق الدوائي المحتمل لـ GL22 كعامل جديد مضاد للأورام وتدعم دور FABPs كأهداف مهمة في علاج السرطان.


نتائج

سيكلوبنتينون أ1- وب1- فيتوبروستانات تحدث داخليًا في النباتات - التركيب الكيميائي ، توضيح الهيكل ، والتحليل

يمكن تكوين العديد من الأحماض الدهنية cyclopentanone و cyclopentenone المرتبطة هيكليًا بالجاسمونات عبر مسار فيتوبروستان في النباتات. من المحتمل أن ينتج فرع واحد من هذا المسار E.1-، أ1- وب1- فيتوبروستانس والتي منها فقط معدات الحماية الشخصية1 تم التعرف عليها في النباتات سابقًا (Parchmann and Mueller ، 1998). رواية سيكلوبنتينون أ1- وب1- تم تحضير فيتوبروستانات من في المختبر لينولينات مؤكسدة ذاتيًا من أجل تطوير إجراءات تحليلية لتقدير المستويات الذاتية لهذه المركبات في النباتات ، وكذلك لدراسة خصائصها البيولوجية. جزئيا في المختبر يحتوي لينولين المؤكسد التلقائي على سيكلوبنتينون ، PPA1 و PPB1، بالإضافة إلى معدات الوقاية الشخصية الموصوفة سابقًا1. ومع ذلك ، فقد ثبت أنه من الصعب تنقية السيكلوبنتينونات من خليط الأكسدة التلقائي المعقد مباشرة. لذلك ، معدات الوقاية الشخصية1 تم عزله من حمض ألفا لينولينيك المؤكسد تلقائيًا جزئيًا (بارشمان ومولر ، 1998) ، ومنقى وتحويله إلى PPA1 و PPB1 باستخدام الطرق الكيميائية القياسية المعروفة في كيمياء البروستاجلاندين. cyclopentenone المحضر كيميائيا phytoprostanes، PPA1 و PPB1، تم تمييزها بواسطة كروماتوغرافيا الغاز - مطياف الكتلة (GC-MS ، الشكل 2) وكذلك عن طريق التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (NMR) وتم قياسها بواسطة كروماتوجرافيا السائل عالي الضغط (HPLC) (انظر الإجراءات التجريبية للحصول على التفاصيل).

أطياف GC-EI-MS لمشتقات سيكلوبنتينون فيتوبروستان.

أطياف مشتقات PPA1 اكتب I (أ ، ج) ، PPA1 النوع الثاني (ب ، ج) ، PPB1 اكتب I (e) و PPB1 يتم عرض النوع الثاني (و).

تم تطوير طريقة التأين الكيميائي للأيونات السالبة شديدة الحساسية (NCI) -GC-MS لتقدير PPA1 و PPB1 في أنسجة النبات. قبل العمل ، تمت معالجة أوراق النبات بـ [18 س] PPB1 (معيار داخلي). PPA1 و PPB1 تم استخلاصها وتنقيتها عن طريق استخلاص الطور الصلب وتحليلها على أنها إستر خماسي فلورو بنزيل مطابق لها ، وإيثر ثلاثي ميثيل سيليل بواسطة NCI-GC-MS. كـ PPA1 متماثل كميًا تقريبًا إلى PPB1 أثناء إجراء الاشتقاق و / أو في حاقن GC ، تم اكتشاف كلا فئتي فيتوبروستان بشكل جماعي وتحديد كميته كـ PPB1. PPA11 كانت موجودة في جميع الأنواع النباتية السبعة التي تم تحليلها حتى الآن عند مستويات تتراوح من 11 إلى 131 نانوغرام غرام -1 من DW (الجدول 1). يظهر مخطط كروماتوجرام GC-MS تمثيلي في الشكل 3 (أ). من أجل تحديد PPA1 و PPB1 بشكل منفصل ، فإن الاشتقاق التحليلي لمجموعات الكربونيل إلى الميثوكسيم المقابلة لها ضروري لمنع أزمرة PPA1 إلى PPB1. نظرًا لأن methoximation يحل محل ملصق الأكسجين -18 الموجود في حلقة cyclopentenone للمعيار الداخلي من قبل مجموعة methoxime ، لا يمكن استخدام هذه الطريقة للتقدير المباشر لـ PPA1 و PPB1. ومع ذلك ، يمكن استخدام إجراء الاشتقاق هذا لتحديد النسبة الذاتية من PPA1 إلى PPB1 كما هو موضح في الشكل 3 (ب). من المعلومات المجمعة للتجربتين ، مستويات PPA1 و PPB1 يمكن أن تحسب. في أوراق Lycopersicon esculentum (cv. Moneymaker) ، النسبة الداخلية من PPA1 إلى PPB1 كان 74:26 (12.5 نانوغرام غرام -1 PPA1 و 4.4 نانوغرام غرام -1 جزء في البليون1) وفي أوراق نيكوتيانا تاباكوم (cv. Xanthi) ، نسبة مماثلة من 70: 30 لـ PPA1 و PPB1 (37.2 نانوغرام غرام -1 PPA1 و 16.0 نانوغرام غرام -1 PPB1) وجد. ومن المثير للاهتمام ، أن المستويات القاعدية من فيتوبروستانات غير إنزيمية تكون في نطاق تركيز حمض الياسمين المتشكل إنزيميًا. تشير النتائج إلى أن بيروكسيد الدهون غير الأنزيمي عملية مستمرة حتى في النباتات الصحية غير المعالجة ، والتي توفر كميات كبيرة من الأحماض الدهنية الحلقية المرتبطة بنيوياً بالجسمونات.

PPA11، ng g −1 من DW
النوع I النوع الثاني
نبات الأرابيدوبسيس thaliana 62.9 ± 11.5 68.4 ± 11.8
بيتولا بندولا 8.9 ± 4.4 5.8 ± 1.0
نيكوتيانا تاباكوم 24.8 ± 9.6 28.4 ± 12.8
Lycopersicon esculentum 11.2 ± 5.7 5.7 ± 2.3
تيليا كورداتا 10.4 ± 1.9 8.3 ± 2.4
Salix alba 5.9 ± 2.7 4.7 ± 2.3
راوفولفيا سربنتينا 9.6 ± 1.8 10.9 ± 2.1 (ثقافة الخلية)
  • تم تحديد مستويات Phytoprostane كما هو موضح في الإجراءات التجريبية. يتم التعبير عن النتائج على أنها تعني ± SD (ن = 3–6).

الممثل المختار لرصد أيون GC-NCI-MS آثار A1- وب1- فيتوبروستان (النوعان الأول والثاني) من أوراق الطماطم.

(أ) PPA11 تم استخلاصها من أوراق الطماطم الطازجة وتحليلها على أنها إستر خماسي فلورو بنزيل المقابل ، ثلاثي ميثيل سيليل إيثر PPB1 المشتقات. اثنين من القمم موجودة في م / ض 379 مخطط كروماتوجرافي للتيار الأيوني ، يمثل PPA الذاتية11 الأيزومرات من النوع الأول (15.8 نانوغرام) والنوع الثاني (13.6 نانوغرام). ال م / ض 381 اللوني يعرض [18 O] PPB1 القمم (* ، النوع الأول ** ، النوع الثاني) للمعيار الداخلي (100 نانوغرام من كل إيزومر).

(ب) PPA1 و PPB1 تم استخلاصها من أوراق الطماطم الطازجة وتحليلها على أنها إستر خماسي فلورو بنزيل مطابق لها ، وإيثر ثلاثي ميثيل سيليل ، ومشتقات ميثوكسيم. ال م / ض يُظهر مخطط كروماتوجرام 408 قممًا تقابل PPA1 اكتب I (A-I) ، PPA1 النوع الثاني (A-II) ، PPB1 اكتب I (B-I) و PPB1 النوع الثاني (ب- II).

تحفز البيروكسيدات E العابرة1-، أ1-، وب1تكوين فيتوبروستان في مزارع خلايا التبغ ولكن لا يؤدي إلى تشغيل مسار الجاسمونيت

سابقا ، تبين أن مستويات PPF1 يمكن أن يحدث بشكل كبير عن طريق البيروكسيدات ، أيونات النحاس ، والجروح في أنواع النباتات المختلفة (Imbusch and Mueller ، 2000b). على حد سواء معدات الوقاية الشخصية1 و PPF1 مشتقة من PPG غير المستقر1 (الشكل 1) الذي يتكون من تحفيز الجذور الحرة لتحفيز α-linolenate (Imbusch and Mueller ، 2000a Parchmann and Mueller ، 1998) ، من المحتمل أن جميع فئات الفيتوبروستان ناتجة عن الإجهاد التأكسدي في وقت واحد. في الواقع ، علاج مزارع خلايا التبغ مع 1 م ثلاثي- هيدروبيروكسيد البوتيل (نظير بيروكسيد الهيدروجين المقاوم للكتلاز والذي ينتج جذور حرة في وجود معادن تفاعلية مثل الحديد أو أيونات النحاس) أدى إلى زيادة سريعة ومثيرة في معدات الوقاية الشخصية1 المستويات. مستويات معدات الوقاية الشخصية1 زاد النوعان الأول والثاني من 3 إلى 10.7 أضعاف ، على التوالي ، ووصلوا إلى الحد الأقصى بعد ساعة واحدة (60 و 215 نانوغرام / 1 من DW ، على التوالي) وانخفضوا إلى مستويات خط الأساس تقريبًا في الساعتين التاليتين (الشكل 4 أ ، ب) . على ما يبدو ، كلا معدات الحماية الشخصية1 تم استقلاب الأيزومرات Regioisomers أو تدهورها بسرعة في الجسم الحي.

الدورة الزمنية لمستويات فيتوبروستان و JA الذاتية في مزارع خلايا التبغ عند معالجتها بـ 1 متر من هيدرو بيروكسيد البوتيل (دوائر مغلقة) أو ماء (دوائر مفتوحة).

معدات الوقاية الشخصية1 النوع الأول (أ) ، معدات الوقاية الشخصية1 النوع الثاني (ب) ، PPA11 النوع الأول (ج) ، PPA11 تم تحديد مستويات النوع الثاني (د) و JA (هـ) (نانوغرام 1 من DW) بواسطة GC-NCI-MS. كل نقطة بيانات هي متوسط ​​القياسات من تجربتين مستقلتين (أ ، ب ، هـ) أو المتوسط ​​(± SE) للقياسات من ثلاث تجارب مستقلة (ج ، د).

علاوة على ذلك ، مستويات PPA11 زاد النوعان الأول والثاني ثمانية أضعاف ليصل إلى الحد الأقصى الأول (23.5 و 23 نانوغرام / 1 من DW ، على التوالي) ساعة واحدة بعد إضافة هيدرو بيروكسيد البيوتيل (الشكل 4 ج ، د). مستويات PPA11 يتبع دورة زمنية ثنائية الطور مع ثانية كحد أقصى بعد 120 دقيقة وقريبة من مستويات خط الأساس بعد 90 و 180 دقيقة.

بينما تم تحفيز الفيتوبروستانات غير المتكونة إنزيميًا بشكل كبير بواسطة هيدرو بيروكسيد البوتيل ، لم يتم تشغيل مسار حمض الياسمونيك. ظلت مستويات حمض الياسمونيك ثابتة وكانت أقل من تركيزات معدات الوقاية الشخصية1 و PPA12 (الشكل 4 هـ) في جميع النقاط الزمنية أثناء التجربة.

تحفز البيروكسيدات تراكم السكوبوليتين في وسط مزارع خلايا التبغ

تبدأ أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) في أكسدة الدهون (الشكل 4 أ-د) ولكنها قد تحفز أيضًا جينات الدفاع وتخليق فيتوالكسين في أنواع مختلفة (جابس وآخرون. ، 1997 تيرينز وآخرون. ، 2002 Wojtaszek ، 1997). من أجل التحقيق في استجابات الخلايا التي تسببها ROS ، استخدمنا بوتيل هيدرو بيروكسيد.

علاج نيكوتيانا تاباكوم (cv. Xanthi) مزارع معلقة خلوية مع هيدرو بيروكسيد البوتيل (1 م م) تسببت في تراكم مادة فيتواليكسين للتبغ ، سكوبوليتين ، في وسط مزارع خلايا التبغ. لوحظ زيادة أكثر من 16 ضعفًا في مستويات السكوبوليتين (الشكل 5 أ) بعد إضافة 1 م 1 من هيدرو بيروكسيد البوتيل إلى ثقافة التعليق. لوحظت المستويات القصوى من السكوبوليتين (4.9 مجم جم) في الوسط ، محسوبة لكل جرام من DW ، بعد 4 ساعات. بعد ذلك ، انخفضت مستويات السكوبوليتين تقريبًا إلى مستويات خط الأساس (0.3 مجم جم -1 من DW).

الدورة الزمنية لمستويات السكوبوليتين الذاتية في مزارع خلايا التبغ عند معالجتها باستخدام هيدرو بيروكسيد البوتيل (دوائر مغلقة) ، أو أكسيليبينات مختلفة (دوائر مغلقة) ، أو ماء (دوائر مفتوحة).

تم تحديد مستويات السكوبوليتين في وسط زراعة الخلايا بواسطة HPLC بعد إضافة 1 م 2 من هيدرو بيروكسيد البوتيل (أ) ، 10 ميكرومتر من معدات الوقاية الشخصية1(ب) ، 10 ميكرون PPA1(ج) ، 10 ميكرومتر PPB1-II (د) ، 10 ميكرومتر PPB1-أنا (هـ) ، أو 10 ميكرومتر JA (و). يتم التعبير عن التركيزات بالمليجرام من السكوبوليتين لكل جرام من الخلايا (DW). كل نقطة بيانات هي متوسط ​​القياسات من تجربتين مستقلتين.

تحفز الأحماض الدهنية Cyclopentanone و cyclopentenone من نوع jasmonate phytoalexins في العديد من الأنواع النباتية ، إن لم يكن كلها (Gundlach and Zenk ، 1998 Gundlach وآخرون. ، 1992). في التبغ ، على سبيل المثال ، يحث ميثيل جاسمونيت (MeJA) على التخليق الحيوي وتراكم السكوبوليتين في الوسط خارج الخلية لمزارع خلايا التبغ (شاران وآخرون. ، 1998). في الواقع ، كان المسار الزمني لتراكم السكوبوليتين في وسط مزارع خلايا التبغ متشابهًا بعد إضافة هيدرو بيروكسيد البوتيل (1 م م) أو حمض الجاسمونيك (10 ميكرومتر) (الشكل 5 أ ، و). ومع ذلك ، لم يتم تحفيز حمض الياسمونيك بواسطة هيدرو بيروكسيد البوتيل بشكل واضح (الشكل 4 هـ) ولا يمكن أن يكون مسؤولاً عن تراكم السكوبوليتين المرصود تحت إجهاد البيروكسيد.

Phytoprostanes هي محرضات قوية للسكوبوليتين في مزارع خلايا التبغ

الآليات الكيميائية الحيوية التي تتوسط بها أنواع الأكسجين التفاعلية عدة أحداث خلوية غير معروفة. ومع ذلك ، فإن إحدى النتائج الحتمية لتكوين ROS المعزز هي تكوين مجموعة من منتجات بيروكسيد الدهون ، بما في ذلك البروستاغلاندينات المتزامنة ، والإيزوبروستان ، في الحيوانات (لوسون وآخرون. ، 1999) أو المتجانسات الهيكلية لجاسمونيتس ، فيتوبروستانس ، في النباتات. من أجل استكشاف ما إذا كانت فيتوبروستانات هي منتجات ثانوية بريئة / علامات من بيروكسيد الدهون أو الأوكسيليبينات النشطة بيولوجيًا ، تمت إضافة فيتوبروستانات مختلفة إلى مزارع خلايا التبغ وتم رصد مستويات السكوبوليتين.

تطبيق خليط من E.1- فيتوبروستانات تم الحصول عليها من في المختبر أدت الأكسدة التلقائية للينولينات (التي تتألف نظريًا من 32 أيزومرًا مختلفًا) بتركيز إجمالي قدره 10 ميكرومتر إلى مزارع خلايا التبغ إلى تحريض سكوبوليتين ستة أضعاف تقريبًا في وسط الاستزراع بعد 4 ساعات (الشكل 5 ب). ومع ذلك ، نظرًا لتعقيد خليط الأيزومرات (32 أيزومرات) ، لا يزال الخليط يحتوي على منتجات بيروكسيد لينولين غير معروفة حتى الآن. وبالتالي ، لا يمكن استبعاد أن أنواع لينولينات المؤكسدة البسيطة الموجودة في خليط الأيزومر يمكن أن تؤدي إلى تكوين سكوبوليتين. في المقابل ، التوليف الجزئي لـ PPA1 (16 ايزومرات) ، PPB1 النوع الأول (اثنين من الايزومرات) و PPB1 أنتج النوع الثاني (اثنان أيزومرين) فيتوبروستانات نقية كيميائيًا وفقًا لتقدير HPLC و GC-MS و NMR. كما هو مبين في الشكل 5 (c ، d ، e) ، تسبب كل cyclopentenone phytoprostanes في تراكم السكوبوليتين مع دورة زمنية مماثلة كما هو موضح مع بوتيل هيدرو بيروكسيد (الشكل 5 أ) ، JA (الشكل 5f) أو معدات الوقاية الشخصية1 (الشكل 5 ب). في المقارنة المباشرة مع JA (الحث ستة أضعاف) ، كان تحريض السكوبوليتين بعد 4 ساعات أقوى مع PPA1 (10 أضعاف) و PPB1-II (سبعة أضعاف) وأقل مع PPB1أنا (ذو شقين). عندما PPA1 و PPB1 تمت إضافته بتركيز 50 ميكرومتر إلى مزارع خلايا التبغ ، ولم يلاحظ أي زيادة في مستويات JA ، مما يشير إلى أن فيتوبروستانات لا تتوسط في تأثيراتها عبر التخليق الحيوي لحمض الياسمين (البيانات غير معروضة) ، والذي يبدو أيضًا أنه غير مركب حيويًا استجابةً للبوتيل هيدروبيروكسيد في مزارع خلايا التبغ (الشكل 4 هـ).

من المعروف أن السكوبوليتين يتراكم في النباتات الباذنجانية عند الإصابة ويعتبر بشكل عام مضادًا للميكروبات (غوي وآخرون. ، 1993) ومضادات الفيروسات (Chong وآخرون. ، 2002) فيتوالكسين. بالإضافة إلى ذلك ، فقد ثبت أن السكوبوليتين يعمل كزبال لبيروكسيد الهيدروجين في وجود البيروكسيداز ليس فقط في المختبر ولكن أيضا في الجسم الحي (تشونغ وآخرون. ، 2002). ومع ذلك ، فإن الأنواع النباتية الأخرى تصنع بيولوجيًا فيتوالكسينز التي تنتمي إلى فئات أخرى من المنتجات الطبيعية.

لا يقتصر استنباط تراكم فيتو ألكسين بواسطة فيتوبروستانس على نيكوتيانا تاباكوم (الباذنجانية). PPA1 و PPB1 (بتركيز 50 ميكرومتر تم اختباره) تسبب أيضًا في تراكم دراماتيكي لقلويدات البنزوفينانثريدين في مزارع الخلايا إيشولزيا كاليفورنيكا (Papaveraceae) ، وكذلك مركبات الفلافونويد في مزارع الخلايا كروتالاريا كوبالتيكولا (فاباسيه). وبالتالي ، يبدو أن الأنشطة البيولوجية للفيتوبروستانات لا تقتصر على أنواع معينة وعائلات نباتية (البيانات غير معروضة). تشير النتائج التي تم الحصول عليها حتى الآن إلى أن الفيتوبروستانات قادرة على إحداث عمليات ذات صلة بالدفاع عن النبات ضد الكائنات الحية الدقيقة.

تحريض حمض الجاسمونيك و E.1-، أ1- وب1- فيتوبروستان في الطماطم المصابة ببكتريا Botrytis cinerea

بعد إثبات أن فيتوبروستانات يمكن أن تتولد بكثرة أثناء الإجهاد التأكسدي الذي تفرضه البيروكسيدات الخارجية ، كان من المهم معرفة ما إذا كانت هذه الأكسيليبينات مستحثة أيضًا في الجسم الحي. في الثدييات ، ثبت جيدًا أن مستويات الأيزوبروستانات ترتفع حتمًا في مجموعة متنوعة من الأمراض المرتبطة بالتكوين المعزز لـ ROS ، وبالتالي تستخدم الأيزوبروستانات على نطاق واسع كعلامات للإجهاد التأكسدي في الحيوانات والبشر في الجسم الحي (لوسون وآخرون. ، 1999 براتيكو وآخرون، 2001). ومع ذلك ، فإن إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية من خلال انفجار مؤكسد هو السمة المميزة ليس فقط لبعض الثدييات ولكن أيضًا للعديد من الاستجابات الدفاعية للنبات ، أي أثناء تفاعلات مسببات الأمراض النباتية (Bolwell ، 1999). نسبة كبيرة من مسببات الأمراض النباتية عبارة عن تغذيات حيوية تتطلب مركبات من الخلايا المضيفة الحية. يؤدي التعرف على هجوم الممرض إلى تفاعل شديد الحساسية (HR) في النبات ، والذي يتضمن إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية وموت الخلايا المحلي. تعتبر الموارد البشرية من أهم العوامل في إعاقة نمو مسببات التغذية الحيوية. B. cinerea هو مرض فطري نخر يهاجم أكثر من 200 نوع نباتي مختلف بما في ذلك الطماطم. على عكس معظم التغذية الحيوية ، B. cinerea لا يردعه موت الخلايا بل يستخدم استجابة HR للنبات لقتل الخلايا النباتية التي عليها B. cinerea يمكن أن تتغذى على (Govrin and Levine ، 2000). الإصابة بعدة أنواع نباتية B. cinerea يؤدي إلى زيادة في مستويات الأنيونات الفائقة ، وبيروكسيد الهيدروجين ، والمنتجات النهائية من بيروكسيد الدهون مثل الألدهيدات ، وإشارات الجذور الحرة الثابتة (III) في أطياف الرنين المغنطيسي الإلكترون في الأنسجة السليمة على ما يبدو المجاورة للمناطق المتعفنة اللينة ( جوفرين وليفين ، 2000 Muckenschnabel وآخرون، 2001). إذا كانت مستويات الأيزوبروستان تعكس الإجهاد التأكسدي ليس فقط في الحيوانات ولكن أيضًا في النباتات ، فمن المتوقع حدوث زيادة في مستويات فيتوبروستان في النباتات المصابة نتيجة لتكوين ROS.

أصيبت أوراق نباتات الطماطم ب B. cinerea تعليق بوغ. بعد 48 ساعة من النمو في الظروف الرطبة ، ظهرت الآفات المنتشرة (7٪ من إجمالي مساحة الورقة). جمعت الأوراق ، وتم تحديد مستويات الأوكسيليبين في ثلاث تجارب مستقلة. تم أخذ الأوراق غير المصابة من نفس النباتات بجانب الأوراق المصابة. مستويات JA ، معدات الوقاية الشخصية1، PPA1و PPB1 في أوراق الشاهد كانت 22 و 70 و 5 و 2 نانوغرام / 1 من DW ، على التوالي (الشكل 6). في الأوراق المصابة ، كانت هناك زيادة بمقدار ثلاثة إلى أربعة أضعاف في مستويات جميع الأحماض الدهنية الحلقية. وبالتالي ، يمكن تشغيل مسار فيتوبروستان بشكل مستقل عن مسار JA (الشكل 4) أو في وقت واحد (الشكل 6) ، اعتمادًا على الظروف البيئية.

مستويات JA و phytoprostanes في الطماطم (Lycopersicon esculentum السيرة الذاتية. Moneymaker) المصاب بوتريتيس سينيريا.

تم تحديد مستويات JA و phytoprostanes بواسطة GC-NCI-MS في أوراق نباتات التحكم و B. cinerea- النباتات المصابة بعد 48 ساعة من الإصابة.

تنشيط كينازات البروتين المنشط بالميتوجين بواسطة سيكلوبنتينون أ1- وب1- فيتوبروستان

على الرغم من الاعتراف بـ ROS كعناصر فاعلة مركزية في استجابات الإجهاد والجروح ، والدفاع عن العوامل الممرضة ، وتنظيم دورة الخلية وموت الخلايا ، لا يُعرف الكثير عن كيفية إدراك إشارة ROS ونقلها في الخلايا النباتية. تنشيط MAPK هو تفاعل شائع للخلايا النباتية في مسارات تحويل الإشارات المتعلقة بالدفاع. في الآونة الأخيرة ، تم الإبلاغ عن أن بيروكسيد الهيدروجين هو منشط قوي لـ MAPK في أرابيدوبسيس الخلايا الورقية (كوفتون وآخرون. ، 2000). تم اختبار تأثير cyclopentenone phytoprostanes على تنشيط MAPK في مزارع خلايا الطماطم المعالجة بمحلول PPA1 (75 ميكرومتر) ، PPB1 اكتب I (75 ميكرون) أو النوع الثاني (75 ميكرون) لمدة 5 دقائق. تم ترسيب بروتينات التيروزين الفوسفورية بجسم مضاد MAPK خاص بالفوسفو-تاير وتحليلها بواسطة مقايسة كيناز في الهلام مع الركيزة النموذجية ، بروتين المايلين الأساسي (MBP). كما هو موضح في الشكل 7 (أ) ، كلاهما PPA1 أنواع I / II و PPB1-II أدى إلى تنشيط سريع وقوي لنشاط كيناز فسفرة MBP ، وبالتالي MAPK مفترض. في المقابل ، لا MeJA ولا PPB1- نتج عن تفعيل نشاط كيناز. تشير النتائج إلى أن MeJA والفئات / الأيزومرات المختلفة من فيتوبروستانات تمارس تأثيرات خاصة بالهيكل ، وبالتالي فإن خصائصها البيولوجية ليست ببساطة بسبب خصائصها الفيزيائية والكيميائية.

تفعيل كيناز MAP وتحريض mRNA للإنفرتيز خارج الخلية (لين 6) ، فينيل ألانين أمونيا لياز (صديق) ومثبط بروتيناز 2 (دبوس 2) بواسطة فيتوبروستان في مزارع خلايا الطماطم.

(أ) تمت معالجة مزارع تعليق خلية الطماطم بـ 75 ميكرون من MeJA ، PPA1 النوعان الأول والثاني ، PPB1 اكتب الأول ، PPB1 النوع الثاني أو الماء (التحكم). تم أخذ العينات بعد 5 دقائق وتحليلها بواسطة مقايسة إنزيم كيناز.

(ب) تم عزل إجمالي الحمض النووي الريبي من مزارع تعليق خلية الطماطم التي عولجت بـ 75 ميكرومتر من MeJA ، PPA1 اكتب I ، PPA1 النوع الثاني ، PPB1 اكتب I أو PPB1 النوع الثاني. تم استخدام الحمض النووي الريبي لبقع هلام الحمض النووي الريبي المهجنة مع تحقيقات ل صديق, لين 6، و دبوس 2.

سيكلوبنتينون أ1- وب1- تحفز فيتوبروستانات بشكل مختلف على إنفرتيز خارج الخلية (Lin6) و فينيل ألانين أمونيا لياز (PAL) في الطماطم

يؤدي الإجهاد التأكسدي وعدوى العوامل الممرضة والجروح وغيرها من الضغوط الحيوية وغير الحيوية إلى تحريض الجينات لمجموعات فرعية مختلفة من الجينات المشاركة في التمثيل الغذائي الأولي والثانوي. من أجل دراسة تأثير فيتوبروستانات على تحريض الجينات ، اخترنا جينين يتم تنظيمهما عادة بواسطة مجموعة متنوعة من الضغوط. إنفرتيز خارج الخلية من الطماطم (لين 6) كجينة تشارك في عملية التمثيل الغذائي الأولية. زيادة تنظيم الانفرتيز خارج الخلية استجابة للمحفزات المرتبطة بالإجهاد يزيد من إمداد الكربوهيدرات محليًا وبالتالي يوفر طاقة أيضية إضافية لتنشيط سلسلة من التفاعلات الدفاعية (Roitsch ، 1999). صديق هو جين آخر يتم تنظيمه عادة بواسطة ضغوط مختلفة ، والذي يشارك في عملية التمثيل الغذائي الثانوية. قد يزود PAL الخلايا بحمض سيناميك ، وهو مقدمة مركزية للجنين ، ومجموعة متنوعة من الفيتوالكسينات. كما هو مبين في الشكل 7 (ب) ، تحفيز ثقافات تعليق خلية الطماطم مع 75 ميكرومتر MeJA (تحكم إيجابي) ، PPB1 النوع الأول أو الثاني أدى إلى زيادة في لين 6 مستويات مرنا بعد 3 ساعات. في المقابل ، PPA1 لم يحث لين 6. MeJA ، PPB1 النوعان الأول والثاني مستحثان أيضًا صديق التعبير ، مع ذلك ، مع دورة زمنية مختلفة. PPB1 النوعان الأول والثاني يزيدان بشكل عابر من مستويات PAL mRNA في وقت مبكر يصل إلى 30-60 دقيقة. صديق حدث الحث بواسطة MeJA لاحقًا وكان أقل باستمرار من PPB1. ومن المثير للاهتمام ، PPA1، والذي أدى بقوة إلى تحفيز سكوبوليتين المستقلب المعتمد على PAL في خلايا التبغ ، لم يحفز التعبير عن PAL في الطماطم. جين محدد لـ MeJA ، دبوس 2، تم فحصه أيضًا. كما هو متوقع، دبوس 2 تم إحداثه بقوة بواسطة MeJA. ومع ذلك ، لم يحرض أي من فيتوبروستانس السيكلوبنتينون دبوس 2 التعبير ، مما يشير إلى الحث التفاضلي لجينات الدفاع بواسطة الأحماض الدهنية الحلقية (الشكل 7 ب). تشير النتائج إلى أن فيتوبروستانات لها طيفها الخاص من الأنشطة البيولوجية ، والتي تتداخل جزئيًا مع طيف الأنشطة البيولوجية للأوكسيليبينات الحلقية الأخرى ، مثل 12-OPDA و MeJA / JA.

يتم تحفيز الجلوتاثيون- S- ترانسفيراز 1 في Arabidopsis thaliana بواسطة A.1- وب1- فيتوبروستان

في السابق ، تم إثبات أن حمض سيكلوبنتينون 12-أوكسو-فيتوديينويك (12-OPDA) ، ولكن ليس JA ، يحفز الجلوتاثيون- S- ترانسفيراز 1 (GST1) التعبير في أرابيدوبسيس (ستينتزي وآخرون. 2001). Cyclopentenone phytoprostanes، PPA1 و PPB1، شارك عنصرًا هيكليًا مع 12-OPDA الذي تم تحديده على أنه سمة رئيسية لمجموعة متنوعة من المركبات التي تحفز GST1 التعبير الجيني في أرابيدوبسيس (فولنويدر وآخرون. 2000) ، وهي مجموعة الكربونيل غير المشبعة ألفا وبيتا المتفاعلة كيميائياً. من أجل تقييم فاعلية cyclopentenone phytoprostanes فيما يتعلق GST1 الاستقراء ، اخترقنا PPA1، PPB1-I و PPB1-II في أوراق الجينات المعدلة وراثيا أرابيدوبسيس خط معربا عن أ GST1 المروجين:GUS (β-glucuronidase) بناء الجينات المراسل. Water (control) or test compounds (4 nmol leaf −1 ) were infiltrated through the stomata as described ( Vollenweider وآخرون., 2000 ), and GUS activity was measured after 3, 6, and 24 h. After 24 h, GUS activity was dramatically increased by PPA1, PPB1-I, or PPB1-II (induction of 11-, 11-, or 14-fold over control leaves, respectively), indicating strong induction of the GST1 promoter in أرابيدوبسيس (Figure 8). Thus, cyclopentenone phytoprostanes PPA1 and PPB1 may trigger an essential component of the plant electrophile detoxification system, which covalently inactivates electrophiles that would otherwise damage cellular proteins. When administered exogenously, PPA1 and PPB1 are rapidly taken up by tobacco cells and metabolized within a few hours to yet unknown metabolites (data not shown). In animals, cyclopentenone isoprostanes have been shown to be rapidly inactivated by conjugation to glutathione, a reaction catalyzed by GST ( Chen وآخرون., 1999 ). Interestingly, a great variety of electrophiles that can potentially induce GSTs are produced in oxidatively damaged cells. The growing list of these compounds ( Vollenweider وآخرون., 2000 ) includes ketodienes, hydroxynonenal, malondialdehyde, and various other unsaturated aldehydes and cyclopentenone phytoprostanes.

Activation of the GST1 promoter in transgenic نبات الأرابيدوبسيس thaliana (Col-0) leaves containing the β-glucuronidase (GUS) coding region driven by the GST1 promoter after infiltration of cyclopentenone phytoprostanes.

Water (control) or phytoprostanes (4 nmol leaf −1 ) were infiltrated through the stomata, and GUS activity was measured after 3, 6, and 24 h. Values are the mean (±SD) of three independent experiments.


A case study of signaling in structured communities-Quorum-sensing in Staphylococcus aureus biofilms

Continuing with the themes of this review, a case study will be presented with a discussion on environmental, chemical, and biological factors discussed above that have the potential to affect quorum-sensing in بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية biofilms.

بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية is a human commensal that resides in a non-pathogenic state in the nasal airways. When there is a breach in the host defenses enabling access, بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية can convert to a pathogenic state and secrete an impressive array of toxins, hemolysins, and degratory enzymes [40], causing damage to host tissues. This lifestyle switch is mediated, in a cell-density-dependent manner, by the action of the AIP molecule. Early in the growth phase surface adhesins and antigens are produced, and when AIP reaches a critical concentration the quorum-sensing cascade is activated and these surface proteins are down-regulated and invasive factors are secreted. Microarray studies have revealed that 104 genes are up-regulated and 34 are down-regulated by the action of this quorum-sensing molecule [65] this represents almost five percent of the genome. Intriguingly, there are four specific classes of AIP molecule that approximately correlate with the type of disease caused by the producing بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية strain. In a fascinating mechanism of bacterial cross-talk these different classes of AIP cross-inhibit quorum-sensing in other بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية groups and other staphylococcal species [41] this may serve to isolate specific sub-populations for cooperative action.

The locus responsible for the quorum-sensing regulation in بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية is the accessory gene regulator or Agr locus and is known to contain two divergent transcripts, named RNAII and RNAIII [40]. The RNAII transcript is an operon of four genes, agrBDCA, that encode factors required to synthesize AIP and activate the regulatory cascade (Fig. 4). The biosynthetic pathway leading to functional AIP is not clear, but it is known that AgrD is the peptide precursor of AIP and AgrB is a membrane protease involved in its processing [66]. AgrC and AgrA form a typical two-component regulatory pair, and the binding of AIP to a surface receptor on AgrC activates this phosphoryl-transfer cascade [67]. When phosphorylated, AgrA is known to bind and induce expression of the RNAIII transcript [68], which encodes a regulatory RNA molecule that acts as the primary effector of بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية quorum-sensing [69]. AgrA also induces expression of the Agr proteins through the RNAII transcript, triggering the autoinduction phenomenon.

Schematic diagram of quorum-sensing systems of بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية. The gene locus for the agr system is shown in أسود and contains two divergent transcripts, RNAII and RNAIII, driven by the P2 and P3 promoters, respectively. The RNAII transcript encodes the agrBDCA operon, which encodes the signal, processing, and detection components for quorum-sensing in بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية (see text). The RNAIII transcript is a regulatory RNA that up-regulates and down-regulates all genes related to quorum-sensing. This transcript also encodes the amphipathic peptide δ-hemolysin. RAP and TRAP are part of a second quorum-sensing system thought to be a precursor of the agr النظام. RAP is secreted and induces TRAP phosphorylation, which in turn induces expression of the RNAII transcript. RIP is a heptapeptide known to inhibit the ability of RAP to induce TRAP phosphorylation

A second quorum-sensing cascade is thought to serve as a precursor to the Agr system [70], setting the stage for AIP regulation. كما بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية cells multiply, the RNAIII-activating protein (RAP) is secreted and accumulates outside the cell, and at a threshold concentration, RAP triggers the phosphorylation of the cytoplasmic protein TRAP [71], which induces expression of the RNAII transcript (Fig. 3). Intriguingly, a linear heptapeptide called RIP is known to block the activity of RAP, enabling small-molecule control over بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية pathogenicity [72].

Chemistry of the بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية AIP signal

The reasons for evolving a cyclic thiolactone structure as a quorum-sensing signal are still not clear. The thioester bond and the presence of other labile amino acids reduce stability, because of the potential for oxidative damage, base-catalyzed hydrolysis, and thioester exchange. Indeed, the methionine residue in AIP is rapidly oxidized in vitro to a methionyl sulfoxide, converting the signal to an inactive byproduct [49]. Similarly, oxidants produced in vivo by the phagocyte NADPH oxidase are known to accelerate this inactivation [73]. Despite these issues, the AIP lifetime in host tissues is reported to be 3 h [74], which is more than adequate for regulation, bearing in mind that بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية doubles every 60 min in the host [75].

Structure-function studies have shown that the thiolactone cannot be replaced with a more stabile lactone, suggesting that the signal receptor might require acylation to activate the cascade [76], although a lactam substitution does activate at high concentrations [49]. As discussed above, constraining the peptide will improve metabolic stability to proteases [77], by protecting the C-terminus and impeding access to endoproteases, which probably increases the half-life compared with that of the linear AIP counterpart. Clearly, further study is necessary to determine the physiological benefit of this thiolactone structure.

العلاقة بين بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية quorum-sensing and biofilm communities

Biofilm formation is increasingly being recognized as an important virulence factor in بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية pathogenesis. Several biofilm-associated diseases, including osteomyelitis [78], endocarditis [79], medical device infections [80], and potentially even skin infections [81], have much clinical relevance. تشكيل بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية biofilms progresses in a similar fashion to the Gram-negative biofilms, with attachment followed by development into a highly-structured cell community. Several attachment factors, for example the microbial surface components recognizing adhesive matrix molecules (MSCRAMMs) and the surface-attached Atl protein, have been implicated in this initial stage of biofilm formation (reviewed elsewhere [82, 83]). Secretion of a polysaccharide adhesin is thought to be critical for development of a structured biofilm [84], although some biofilm-forming بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية strains cannot produce this polymer [85]. Unlike some well-studied Gram-negative bacterial species, بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية are non-motile, which leads to significantly reduced biofilm architecture in flowing systems. The significance of this difference is not clear, because simple alterations of growth conditions for P. الزنجارية are known to eliminate higher-ordered biofilm structure [86].

Because the development of a robust P. الزنجارية biofilm under some conditions requires an active quorum-sensing system [53], one might assume the behavior of بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية is similar the opposite seems to be true, however, because inactivation of the Agr system tends to enhance attachment [87]. Agr is known to down-regulate surface attachment factors, providing an explanation of this observation. The Agr cascade also up-regulates both the secretion of proteases that can degrade these attachment factors and the secretion of amphipathic peptides (phenol-soluble modulins) that facilitate detachment [83, 88], suggesting quorum-sensing may play a role in biofilm turnover. Despite these intriguing observations, deciphering the literature on this topic has been challenging, because of non-uniform biofilm culturing methods and strain-to-strain differences [89]. To emphasize this point, enhanced attachment by Agr mutants in static biofilm systems is not observed in flowing biofilm reactor systems [87, 90].

An elegant study by Yarwood et al. addressed some of the discrepancies in the literature and suggested an alterative role for بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية quorum-sensing in biofilms [87]. Under static conditions attachment of Agr mutants was markedly better than that of wild-type as shear force increased with increased flow rate, however, this advantage was lost and under some experimental conditions became a disadvantage. كما في P. الزنجارية biofilm studies, the method and type of experiment seemed to dictate the requirement for the Agr system. By following a quorum-sensing promoter in a flow cell biofilm, Yarwood et al. observed that only patches of surface cells activated the Agr cascade. Surprisingly, these cells detached from the biofilm in periodic waves, suggesting an alternative role for the Agr system in the detachment and recycling phase of biofilm development.

In a biofilm infection of the host it seems probable that بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية will be subjected to increased flow and/or shear force, in addition to many other factors, which will affect the quorum-sensing phenomenon. Increased flow will probably dictate the local AIP concentration, potentially deactivating quorum-sensing by washing away the signal, whereas increased shear force could also perform this function, while also accelerating cell detachment. We can only speculate on how this interplay will affect بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية in the context of an infection, because studies in this area are limited, but given the medical importance of these biofilms, it warrants further exploration.

Complicating these biofilm studies are the frequent occurrence of quorum-sensing negative isolates in clinical models. In one study, 36% of S. epidermidis isolates from joint prostheses infections were Agr mutants [80] these mutants can also be isolated from chronic infections or through extended passage in vitro [91, 92]. It has been proposed that the metabolic burden of the Agr cascade leads to the mutations in this locus [40], with parallels to the in vitro conversion of mucoid P. الزنجارية strains to non-mucoid [93]. The frequent occurrence of Agr mutants suggests it may be advantageous for some portion of an بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية population to dispense with the quorum-sensing system. By inactivating Agr, a more heterogeneous, robust biofilm is likely to form, with attachment of the mutants improved by the higher level of surface factor expression. Although it remains to be investigated, this heterogeneity could mirror findings for P. الزنجارية biofilms, in which variants arise at a greater frequency than in planktonic cultures [94].

As studies on بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية progress, a plausible picture of the role of quorum-sensing in biofilm development is beginning to emerge. كما بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية attaches and develops an initial biofilm, heterogeneity arising as a result of generation of Agr mutants may lead to a more robust structure with improved adherence properties. Communication between cells will be dictated by the secretion and sensing of AIP molecules, which will enable cross-activation or inhibition of quorum-sensing, depending on the staphylococcal subspecies present in close proximity. When a quorum is reached, a portion of the biofilm will slough off by down-regulation of adherence factors, which could potentially be dictated by the action of secreted proteases or amphipathic peptides. The detached بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية cells will have an activated quorum-sensing system that leads to the secretion of numerous invasive factors, enabling spread through the host tissues and the development of an infection. This model is in direct contrast to the well-studied P. الزنجارية paradigm, for which quorum sensing-regulated functions are important for maintaining the structural integrity of the biofilm. Clearly more studies are required to confirm or alter this hypothetical view of the بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية lifecycle, but as this model is refined, it may play a significant role in the development of treatment for staphylococcal diseases.


مادة الكافيين

Caffeine clearly produces a state of arousal in the central nervous system. High levels appear to block the binding of an inhibitory neurotransmitter, adenosine, to the A2A adenosine receptor. In the absence of caffeine, adenosine levels rise during the day, which promotes interaction with its receptor, leading to increasing sleepiness and lack of concentration. When adenosine binds normally to its receptors, it activates the adenylate cyclase cascade, which activates PKA, leading to changes in phosphorylation state of many proteins inside the cell, including protein phosphatase (2A). These changes inhibit neural firing. Caffeine blocks these changes.


استنتاج

While GPR40 plays a decisive role in the potentiation of glucose-induced insulin secretion by saturated and unsaturated long-chain NEFAs, GPRs do not mediate lipotoxicity to insulin-secreting cells. Lipotoxicity is ROS mediated. The responsible reactive species is not the O2 •− radical but rather H2ا2. Subcellular compartmentation of ROS generation is of crucial importance for lipotoxicity to pancreatic β-cells in diabetes. Although the ultimate reactive species responsible for β-cell death is likely to be always the highly toxic OH • radical, the initial reactive species responsible for lipotoxicity in type 2 diabetes is H2ا2 generated in peroxisomal β-أكسدة. This is at variance from cytokine-mediated β-cell death in type 1 diabetes where H2ا2 is formed from the O2 •− radical generated in mitochondrial metabolism that, in conjunction with an interaction with NO • , is responsible for the cytotoxicity 44 . ا2 •− radicals generated in mitochondrial metabolism or by NADPH oxidase at the plasma membrane are unlikely to be involved in lipotoxicity. Thus, while peroxisomal stress prevails in lipotoxicity, it is mitochondrial stress in cytokine-mediated toxicity. Both forms of oxidative stress go along with an increased pressure upon protein synthesis and folding, causing an unfolded protein response (UPR) in the pancreatic β-cells 74 , which explains ER stress both in lipotoxicity and cytokine-mediated toxicity 75, 76 .

Mitochondrial and peroxisomal stress as the underlying causes, both characterized by an increased generation of toxic ROS, are responsible in type 1 and type 2 diabetes for β-cell dysfunction and ultimately death of the pancreatic β-cell, which is particularly vulnerable 44 because of its low antioxidative defense status 72, 73 .


نقاش

In natural environments, heat stress often occurs in combination with light stress. When light energy captured by antenna pigment cannot be used efficiently, the excess energy results in the photoinhibition of PSII (Zhu et al. 2007 ). Different Ca 2+ treatments caused different extents of peanut photoinhibition under heat and HI stress (Figure 1A). Additionally, the extent of PSII photoinhibition is thought to be closely correlated with the redox state of Qأ under a range of stress conditions (Huner et al. 1996 Xu et al. 1999 ). Thus, the more severe photoinhibition may be related to the higher redox state of Qأ in CK seedlings (Figure 1B). If energy absorbed by antenna pigment could be used or dissipated by qP and NPQ, respectively, over-reduction of Qأ could be prevented efficiently (Gilmore 1997 Xu et al. 1999 ). Ca 2+ treatments contribute to the increase of the xanthophyll cycle-dependent energy dissipation (NPQ) (Figure 2) and attenuate PSII photoinhibition (Yang et al. 2013 ). The decrease in qP was accompanied by marked increases in NPQ, and the increases in NPQ may accelerate the repair of PSII without significant effects on photodamage to PSII (Sarvikas et al. 2006 Takahashi et al. 2009 ).

One of the most striking features of newly revealed aspects of photoinhibition is the action of ROS in photoinhibition. Reactive oxygen species are produced by the photosynthetic machinery as inevitable by-products of photosynthesis (Nishiyama et al. 2001 ). The efficient ROS scavenging could reduce the damage to membrane lipids, enhance the repair of PSII, and sustain the photosynthetic properties. The increase of antioxidant enzyme activity can be considered as an essential mechanism in the cellular defense strategy against oxidative stress (Shi et al. 2006 ). In the present study, Ca 2+ treatments could have helped to scavenge ROS by inducing the increase of activity of some antioxidant enzymes, for example, APX, SOD, and CAT (Table 1). The lower ROS accumulation resulted in slight damage to cell membranes of Ca 2+ -treated seedlings (Figure 3) reflected by MDA and ion leakage, which are commonly considered as indexes of membrane damage or deterioration (Kwon et al. 2002 Yabuta et al. 2002 ). Therefore, exogenous Ca 2+ seems to play an important role in alleviation of oxidative stress and damages to cellular components such as membrane lipids.

The protein components of PSII reaction centers are bound to cell membrane (Delepelaire 1984 ). Under environmental stresses, the accumulation of ROS can aggravate photoinhibition by inactivating the elongation factor of the D1 protein and inhibit the repair of PSII as well as causing damages to cell membrane, and the protein-synthetic machinery may be a specific target of inactivation by ROS during photoinhibition (Nishiyama et al. 2011 ). In the chloroplasts of higher plants, the synthesis of the D1 protein is regulated predominantly at the elongation step of translation (Edhofer et al. 1998 ), and the translation of the transcript of the psbA2 gene, which encodes D1, is specifically inactivated by H2ا2 and 1 O2 (Nishiyama et al. 2001 , 2004 ). Thus, an enhanced capacity for scavenging ROS induced by Ca 2+ (Table 1) may result in enhanced protection of the repair of PSII. Additional lines of evidence supporting the roles of Ca 2+ in PSII maintenance including the more stable of the PSII protein complexes were shown in the peanut plants (Figures 4, 5A).

Under heat and HI stress, the more PSII dimers and monomers in the Ca 2+ -treated seedlings suggested that Ca 2+ may provide stability to these protein complexes. That is to say, Ca 2+ may play an important role in the maintenance of PSII activity under heat and HI stress (Figure 4). Plants compromised in PSII photosynthetic activity have low levels of PSII reaction center proteins (Suorsa et al. 2004 ). At the end of 5 h heat and HI stress, the lower relative abundance of PSII reaction core subunits (D1, D2, and CP43) in CK seedlings suggested that PSII photosynthetic activity was compromised in CK seedlings (Figure 5A), which may be related to its lower ROS scavenging ability (Table 1). However, AsA and EGTA were used to study the effects of Ca 2+ on the stability of PSII reaction centers. At the end of heat and HI stress, D1 protein content was slightly higher when C12 seedlings were treated with AsA and was lower when they were treated with both EGTA and AsA (Figure 6). When ROS were eliminated by AsA, the lower portion was concluded to be caused by Ca 2+ deficiency, and it could be indicated that Ca was involved in the protein repair process of PSII photoinhibition. Additionally, D1 protein content and PSII protein complex stability were inhibited in Ca 2+ -treated seedlings in the presence of Ca 2+ and CaM inhibitors (Figure 5A). As a second messenger in plants, Ca 2+ plays a pivotal role in the signal transduction pathway under abiotic stress. Our previous study showed that Ca 2+ application could improve the expression of the AhCaM gene in peanut leaves, and its expression was inhibited after the addition of EGTA and LaCl3. Analysis of CaM at the protein level also verified that Ca 2+ plays a role in resisting heat and HI stress through the Ca 2+ /CaM signal transduction pathway (Yang et al. 2013 ). These results implied that Ca 2+ may be involved in maintaining the stability of PSII reaction center components through the Ca 2+ /CaM signal transduction pathway besides its effects on ROS scavenging systems.


Amine-reactive BODIPY dyes

BODIPY succinimidyl esters

We offer an extensive selection of amine-reactive BODIPY dyes (Amine-reactive BODIPY dyes—Table 1.7). These include succinimidyl esters of several BODIPY propionic acids and of BODIPY FL pentanoic acid:

  • BODIPY FL C3 succinimidyl ester (D2184)
  • BODIPY FL C5 succinimidyl ester (D6184)
  • BODIPY R6G C3 succinimidyl ester (D6180)
  • BODIPY 493/503 C3 succinimidyl ester (D2191)
  • BODIPY 530/550 C3 succinimidyl ester (D2187)
  • BODIPY 558/568 C3 succinimidyl ester (D2219)
  • BODIPY 564/570 C3 succinimidyl ester (D2222)
  • BODIPY 576/589 C3 succinimidyl ester (D2225)
  • BODIPY 581/591 C3 succinimidyl ester (D2228)

We have also prepared reactive BODIPY X succinimidyl esters that contain an additional seven-atom aminohexanoyl spacer ("X") between the fluorophore and the succinimidyl ester group. This spacer helps to separate the fluorophore from its point of attachment, potentially reducing the interaction of the fluorophore with the biomolecule to which it is conjugated and making it more accessible to secondary detection reagents such as anti-dye antibodies. These BODIPY X succinimidyl esters include:

  • BODIPY FL-X succinimidyl ester (D6102)
  • BODIPY TMR-X succinimidyl ester (D6117)
  • BODIPY TR-X succinimidyl ester (D6116)
  • BODIPY 630/650-X succinimidyl ester (D10000)
  • BODIPY 650/665-X succinimidyl ester (D10001)

BODIPY succinimidyl esters are particularly useful for preparing conjugates of peptides, nucleotides, oligonucleotides, drugs, toxins, sphingolipids and other low molecular weight ligands that contain aliphatic amines. Several BODIPY succinimidyl esters have been conjugated to aminoacyl tRNAs for metabolic incorporation into proteins through في المختبر ترجمة.

BODIPY TMR-X SE has been reacted with a series of peptide ligands for use in a high-throughput fluorescence polarization assay of ligand binding to G protein–coupled receptors. The red fluorescence of the BODIPY 581/591 fluorophore shifts to green fluorescence upon peroxidation, a unique feature that has been exploited for ratiometric measurements of lipid oxidation in live cells (Generating and Detecting Reactive Oxygen Species—Section 18.2). BODIPY 630/650-X and BODIPY 650/665-X succinimidyl esters (D10000, D10001) are quite fluorescent when conjugated to nucleotides and oligonucleotides and can be excited with near-infrared excitation sources.

For amplifying the BODIPY FL dye signal or converting it into an electron-dense signal, we offer an unlabeled anti–BODIPY FL rabbit polyclonal antibody (A5770, Anti-Dye and Anti-Hapten Antibodies—Section 7.4). This antibody crossreacts with some other BODIPY dyes, but not with other fluorophores, and therefore should not be used for simultaneous detection of more than one dye based on the BODIPY fluorophore.

Water-soluble BODIPY sulfonated succinimidyl esters

The moderate lipophilicity of the BODIPY propionic acid succinimidyl esters discussed above requires their dissolution in an organic solvent before use in conjugations. Although these reactive dyes are very useful for preparing conjugates of amines in organic solvents, they are less suitable for reaction with proteins.

To address the solubility in aqueous solution, we have prepared the sulfosuccinimidyl ester of BODIPY FL propionic acid (BODIPY FL, SSE D6140), as well as the STP ester of BODIPY FL propionic acid (B10006). STP esters, which are prepared by coupling a carboxylic acid and 4-sulfo-2,3,5,6-tetrafluorophenol (S10490, Derivatization Reagents for Carboxylic Acids and Carboxamides—Section 3.4, Figure 1.4.4), are more readily purified than sulfosuccinimidyl esters but equally amine reactive. BODIPY FL SSE and BODIPY FL STP ester are quite soluble in water and more suitable than the corresponding BODIPY succinimidyl esters for amine conjugation in aqueous solution. These sulfonated succinimidyl esters are useful for preparing conjugates of proteins, amine-modified oligonucleotides and other biomolecules.

BODIPY carboxylic acids

Two green-fluorescent BODIPY carboxylic acids (D2183, D3834) are available. These carboxylic acid derivatives can be converted to fluorescent esters, acid halides or amides using standard chemical techniques.


نقاش

Novel targeted therapies are desperately needed in the treatment of SCLC. HGF is the ligand for c-Met that is produced in a juxtacrine/paracrine fashion in SCLC. The stromal cells contain a considerable amount of HGF, whereas, HGF is not produced by the lung cancer cells. In this study, we identified cross-modulation of the c-Met receptor tyrosine kinase and ROS. Upon stimulation of SCLC cells with HGF, there was upregulation of ROS, enhanced proliferation and cell motility, and enhanced phosphorylation of c-Met and other downstream targets. Previously, we had identified that c-Met can be mutated in the semaphorin and JM domain in SCLC, that led to enhanced cell motility and increased phosphorylation. The JM domain of c-met has been shown to be key regulator of catalytic functions (23). Herein, it was shown that c-Met mutation in the JM domain (R988C and T1010I) leads to enhanced ROS production. Stimulation with H2ا2 of SCLC cells also led to enhanced tyrosine phosphorylation of c-Met and several other proteins. The antioxidant PDTC and c-Met inhibitor SU11274 caused decreased viability, cell motility, ROS production, and tyrosine phosphorylation of c-Met and other downstream targets. ROS, such as O2 ·− , HO · , NO · , and H2ا2, have recently gained appreciation for their role in regulation of signal transduction, gene expression, proliferation, and motility (1, 16). Univalent reductions of molecular oxygen by stepwise electron transfer generates sequential intermediates starting with the superoxide radical (O2 ·− ), to hydrogen peroxide (H2ا2) and the hydroxyl radical (HO · ), which can be reduced to water (18). These intermediates are included in the term ROS. There are additional ROS that are not a focus of this study such as nitric oxide (NO · ) and peroxynitrate (ONOO · , i.e., nitrosodioxidanyl) that can be produced within the cell and display a variety of biological activities. During oxidative metabolism, the production of O2 ·− can account for up to 2% of the total consumption. ا2 ·− can oxidize thiol groups as well as reduce Fe 3+ . Spontaneous or catalytic dismutation of O2 ·− by superoxide Fe 3+ dismutase results in the generation of H2ا2. Reduction of H2ا2 in the presence of Fe 2+ or certain other metal ions can yield HO · through the Fenton reaction. ROS levels can be quenched not only by enzymes, antioxidants, and sulfhydryl groups, but also by reacting with cellular molecules such as lipids and DNA bases. Both O2 ·− and HO · are radicals with unpaired electrons that have the potential to cause cellular damage. SCLC is directly secondary to cigarette smoking and toxicity secondary to generated ROS (27). A delicate balance between oxidants and the protective effects of the intracellular and extracellular oxidant defense system are abrogated in SCLC. We have found that ROS is generated by HGF in SCLC. ROS may act as second messengers to regulate activities of redox-sensitive enzymes, including protein kinases and protein phosphatases. Of particular interest is the fact that protein tyrosine phosphatases (PTPases) are highly sensitive to oxidation due to the presence of a critical thiol group. It is likely that, in addition to PTPases, there are other redox-sensitive molecules that can be regulated by ROS. For example, oxidation of Cys118 in RAS is known to activate its GTPase activity (20). Overexpression of the O2 ·− -generating NADPH oxidize Mox1 in NIH 3T3 fibroblasts increases cell growth and induces tumors in athymic mice (29). It would now be useful to investigate the activity of oxidant and antioxidant enzymes in the context of HGF/c-Met activation. There are several mechanisms of ROS production through the small GTPases such as Rac, and this should also be investigated in the future.

There is precedence in the literature for production of ROS in the context of receptor activation. ح2ا2 induces epidermal growth factor receptor (EGFR) tyrosine phosphorylation in intact cells as well as in membranes of A549 lung epithelial cells (12). We identify here that c-Met phosphorylation can occur with ROS stimulation, and c-Met activation with HGF leads to a number of biological and biochemical changes. c-Met has been implicated in cell proliferation, cell motility, invasion, metastasis, and angiogenesis (8). c-Met can synergize with other receptors as well as downstream signal transduction pathways.

It can also be mutated in a number of solid tumors. The majority of mutations have been identified in the tyrosine kinase domain, especially in hereditary papillary renal cell carcinoma and head and neck cancer. Our studies have shown that in SCLC, NSCLC, and mesothelioma there were no mutations in the tyrosine kinase domain, but alterations occurred in the JM domain and the semaphorin domain. The JM domain serves as a negative regulator of the tyrosine kinase domain (14, 22, 23). It is believed that having a mutation in the JM domain alters the tyrosine kinase domain activity. This could occur through the potential production of ROS as we have shown here.

c-Met and ROS have dramatic effects on biological functions such as cell motility. SCLC cells have a unique ability to migrate, since this tumor is highly metastatic. SCLC cells also move as a cluster rather than individual cells. In this study, modulation of c-Met and/or ROS led to alterations in cell motility. It is possible that this occurs through actin binding molecules such as the focal adhesion proteins. Paxillin is a focal adhesion protein that is involved intimately in cell motility and association with small GTPases such as Rho. We show that paxillin is phosphorylated in response to ROS and c-Met activation. It would now be useful to determine the role of focal adhesion proteins such as paxillin in c-Met/ROS-induced cell motility. In particular, in certain conditions, paxillin has been shown to be cleaved or translocated to the nucleus (5). It would be of further interest to determine the localization of paxillin in the context of modulation of c-Met and ROS.

The clinical relevance of c-Met inhibition has not yet been determined. There are several pharmaceutical companies that are in the process of developing specific c-Met tyrosine kinase inhibitors, antibodies against c-Met or HGF, or competitive peptides. We have recently evaluated two specific inhibitors, SU11274 and PHA665752, in lung cancer. As an example, SU11274 leads to differential decrease in cell viability of various non-SCLC cell lines. Also, small interfering RNA (i.e., siRNA) gene silencing has been used to show the importance of c-Met in lung cancer. Since SCLC is a difficult disease to treat and novel therapies have repeatedly failed in clinical trials, if the relevance of c-Met inhibition would come to clinical fruition, it would be important to combine it with other therapeutic strategies such as antioxidant treatment.


شاهد الفيديو: membranous organelles 1 - lecture 3 - Histologt 102 (قد 2022).


تعليقات:

  1. Vuran

    ألف شكر.

  2. Caedon

    Igor Zhzhot))) وليس أنت الذي أشعل النار عن طريق الخطأ إلى المنزل هناك ؟؟

  3. Tu

    يمكنني أن أقترح أن يأتي على موقع حيث يوجد العديد من المقالات حول موضوع مثير للاهتمام لك.

  4. Mazubar

    إنها المعلومات الصحيحة

  5. Rich

    وماذا نفعل بدون أفكارك العظيمة



اكتب رسالة