Проявление на молекулярном уровне первичных эффектов мутантных аллелей

Проявление на молекулярном уровне первичных эффектов мутантных аллелей

Институт
биоорганической химии

  • Об Институте
  • Структура Института
    • Научно-исследовательские подразделения

      Группа метаболических основ патологии

      генетически кодируемые флуоресцентные индикаторы, окислительно-восстановительные процессы, метаболические пути, воспаление, ишемический инсульт

      • О подразделении
      • Исследования
      • Результаты
      • Достижения
      • Продукты
      • Услуги
      • Сотрудники
      • Публикации
      • Проекты
      • Контакты
      • Файлы и документы
      • Инструкции

      Группа образовалась в 2018 году.

      Коллектив группы занимается разработкой генетически кодируемых биосенсоров для регистрации динамики различных биологических процессов в живых системах в режиме реального времени. Подобного рода инструменты приобрели широкую популярность для решения различных задач в биологии и медицине. Такой биосенсор представляет собой белковую молекулу, которая, как правило, состоит из двух функциональных частей: сенсорной и флуоресцентной. В качестве флуоресцентного домена используют флуоресцентные белки. В качестве сенсорной части биосенсора чаще всего используют природные домены белков, выполняющих различные функции в клетках. Принцип функционирования подобного биосенсора основан на том, что при воздействии определенного стимула, например, при специфичном связывании лиганда, сенсорный домен претерпевает конформационные изменения, которые передаются на флуоресцентный белок в составе конструкции, что вызывает изменения спектральных характеристик. Таким образом, динамика изменения флуоресцентного сигнала в заданной системе отражает динамику изменения исследуемого биологического параметра.

      Данный подход визуализации биологических процессов становится неотъемлемой частью современных исследований. Такие методы универсальны и применимы для использования в самых разных биологических объектах. С использованием флуоресцентных биосенсоров коллектив научной группы занимается исследованием физиологических и патологических процессов на моделях in vivo.

      В настоящее время в группе ведутся работы по in vivo исследованиям на грызунах динамики внутриклеточных процессов в тканях головного мозга при развитии ишемического инсульта. Еще одним модельным объектом в исследованиях группы является рыба zebrafish D. rerio. На данном объекте коллектив занимается изучением воспалительных процессов, вызванных различными факторами.

      • разработка биосенсоров для регистрации гипогалогенных кислот и их производных;
      • разработка биосенсоров для исследования метаболизма жирных кислот;
      • разработка биосенсоров для регистрации сероводорода Н2S;
      • исследование ключевых параметров клеток мозга на ранних стадиях развития ишемического инсульта;
      • исследование окислительно-восстановительных процессов в тканях при воспалительных реакциях.

      Важнейшим параметром клетки является соотношение окисленной и восстановленной форм глутатиона (GSSG/2GSH). Данный параметр играет первостепенную роль в реакциях тиол-дисульфидного обмена клетки, множество патологических процессов связано с нарушением регуляции баланса GSSG/2GSH. На основе красного флуоресцентного белка нашим коллективом был разработан биосенсор Grx1-roCherry. В зависимости от редокс-состояния пула глутатиона биосенсор Grx1-roCherry изменяет флуоресцентный сигнал. Данный биосенсор был успешно протестирован в режиме мультипараметрической микроскопии в комбинации с различными спектрально различающимися биосенсорами при моделировании различных патологических состояний клеток.

      Shokhina AG, Kostyuk AI, Ermakova YG, Panova AS, Staroverov DB, Egorov ES, Baranov MS, van Belle GJ, Katschinski DM, Belousov VV, Bilan DS. Red fluorescent redox-sensitive biosensor Grx1-roCherry. Redox Biology. 2019; 21: 101071.

      метаболический блок

      Смотреть что такое «метаболический блок» в других словарях:

      Метаболический блок — * метабалічны блок * metabolic block реакция, не выполняющая функции, необходимые в данном метаболическом пути (см.), вследствие возникновения фермента мутанта, не способного выполнить нормальный катализ реакции … Генетика. Энциклопедический словарь

      метаболический блок — Подавление образования метаболита в организме в результате мутационной инактивации фермента, участвующего в его биосинтезе. [Арефьев В.А., Лисовенко Л.А. Англо русский толковый словарь генетических терминов 1995 407с.] Тематики генетика EN… … Справочник технического переводчика

      Фенилкетонурия — I Фенилкетонурия (phenyiketonuria; фенилаланин + кетоны + греч. uron моча; синоним: фенилпировиноградная олигофрения, болезнь Феллинга) наследственная болезнь, обусловленная нарушением обмена фенилаланина; проявляется отставанием в физическом… … Медицинская энциклопедия

      Ферментопати́и — (фермент[ы] (Ферменты) + греч. pathos страдание, болезнь; синоним энзимопатии) болезни и патологические состояния, обусловленные полным отсутствием синтеза ферментов или стойкой функциональной недостаточностью ферментных систем органов и тканей.… … Медицинская энциклопедия

      metabolic block — metabolic block. См. метаболический блок. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А., Москва: Изд во ВНИРО, 1995 г.) … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

      Отравления — I Отравления (острые) Отравления заболевания, развивающиеся вследствие экзогенного воздействия на организм человека или животного химических соединений в количествах, вызывающих нарушения физиологических функций и создающих опасность для жизни. В … Медицинская энциклопедия

      Аритмия — Эта статья о медицинском диагнозе. Статья о творческом методе в области искусства см. Аритмия в искусстве. Аритмия … Википедия

      Артериальная гипертензия — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия

      Стенокардия — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия

      Ишемическая болезнь сердца — Запрос «ИБС» перенаправляется сюда; о реке см. Ибс (река). Ишемическая болезнь сердца МКБ 10 I20.20. I25.25. МКБ 9 … Википедия

      Параграф 68. 1. Обмен фенилаланина и тирозина

      Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна.
      Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
      Курсив не зубрить.

      Замечания можно присылать по почте:
      exam_bch@mail.ru
      https://vk.com/bch_5

      ПАРАГРАФ 68.1:
      Обмен фенилаланина и тирозина

      См. п. 105, 104, 8, 68.2, «105 ТАБЛИЦА».

      Содержание параграфа 68.1:

      Повторение.
      68.1.1. Превращение Фен в Тир
      68.1.2. Синтез йодтиронинов из Тирозина
      68.1.3. Синтез меланина из тирозина
      68.1.4. Синтез катехоламинов из тирозина.
      68.1.5. Катаболизм тирозина.
      68.1.6. Тканевые особенности обмена Фен и Тир:
      68.1.7. Метаболические блоки в обмене Тир и Фен.

      Повторение сказанного в других параграфах:

      1.
      Фенилаланин и Тирозин являются белковыми АК,
      и при их дефиците в организме синтез белков организма снижается;
      причиной дефицита Фен и Тир в организме является их нехватка в пище (отсутствие полноценного белкового питания).

      2.
      Кроме белков, из Фенилаланина и Тирозина синтезируются
      гормоны катехоламины (см. п. 63, 105)
      и йодтиронины,
      а также пигмент меланин.

      3.
      Из п.67:
      Тирозин катаболизируется до метаболитов ЦТК
      (фумарата и ацетилКоА),
      которые могут превращаться в СО2,
      в результате чего завершается катаболизм углеродного скелета Тир.

      Этот путь метаболизма позволяет получить АТФ и тепло
      при дефиците энергии,
      а при дефиците глюкозы
      из фумарата можно синтезировать глюкозу – п.66 и 55.

      68.1.1. Превращение Фен в Тир

      позволяет получить тирозин
      и является реакцией синтеза Тир в организме.

      Поскольку Фен в организме не синтезируется
      (то есть является незаменимой АК),
      то синтез Тир возможен при условии, что поступает Фен,
      поэтому Тир относится к условно заменимым АК.

      Но главное значение этой реакции не в получении тирозина,
      т.к. Тирозин может поступать с пищей (в составе пищевых белков),
      а в избавлении от Фенилаланина
      и тем самым – в спасении от олигофрении (объяснения далее).

      Фенилаланин нужен организму для синтеза белков,
      но то количество Фенилаланина, которое не потратилось на синтез белков
      (в том числе из-за дефицита других АК),
      должно превратиться в Тирозин и метаболиты дальнейшего обмена Тир.

      Иначе Фенилаланин накапливается
      и превращается в побочные метаболиты своего обмена,
      (в т.ч. фенилпируват в результате реакции пере/аминирования;
      а также – фениллактат, фенилацетат),
      накопление которых приводит к развитию ОЛИГОФРЕНИИ.

      Фенилпируват выводится с мочой,
      его присутствие в моче называется ФЕНИЛ/КЕТОН/УРИЕЙ.

      Поскольку фенилкетонурия является признаком олигофрении в этом случае,
      то эта олигофрения называется
      ФЕНИЛПИРОВИНОГРАДНОЙ ОЛИГОФРЕНИЕЙ (ФПОФ).
      Хотя часто вместо этого говорят просто «фенилкетонурия», имея в виду ФПОФ.

      (Перечитайте п.8).
      Основная причина накопления Фенилаланина и его метаболитов

      это низкая активность фермента,
      превращающего Фенилаланин в Тирозин
      (то есть Фенилаланин/гидроксилазы),
      а основной причиной низкой активности этого фермента является дефект (мутация) гена,
      кодирующего этого фермент
      (то есть фенилпировиноградная олигофрения относится к первичным энзимопатиям,
      наследственным заболеваниям, генетическим).

      Развитие фенилпировиноградной олигофрении можно предотвратить
      за счет специальной диеты:
      нужно ограничить в питании количество продуктов,
      содержащих Фенилаланин
      (но не исключить совсем продукты с Фен из питания,
      так как некоторое количество Фенилаланина нужно для синтеза белков при интенсивном росте детского организма) –
      то есть принципом терапии
      в этом случае первичной энзимопатии
      является не генотерапия,
      а ограничение поступления в организм субстрата реакции.

      Ограничить нужно молоко
      (в том числе материнское – за счёт перевода ребёнка на смеси с минимумом Фен),
      мясо и другие белковые продукты.

      Моча новорожденных в ряде стран тестируется на наличие фенилпирувата,
      и в случае его обнаружения
      ребенок питается специальными смесями
      (молоко матери, как и многие другие продукты,
      при фенилкетонурии ребенку противопоказано,
      т.к. белки молока содержат Фенилаланин).

      Здоровым надо знать:
      дефицит витамина РР тоже снижает активность Фенилаланин/гидроксилазы
      и (вследствие этого) приводит к накоплению Фенилаланина и его метаболитов,
      это может способствовать ментальным нарушениям.
      Авитаминоз РР называется пеллагрой,
      одним из проявлений пеллагры является деменция (нарушение психики).

      68.1.2. Синтез йодтиронинов из Тирозина
      (См. п.104)
      — происходит в щитовидной железе,
      — требует стимуляции тиреотропином (гормонов гипофиза),
      — наличия йода и здоровой ЩВЖ.
      О последствиях избыточного и недостаточного синтеза ЙТ см. п.104.

      68.1.3. Синтез меланина из тирозина
      происходит в меланоцитах –
      клетках, синтезирующих пигмент меланин.

      Меланин синтезируется из ДОФА
      (ДОФА является промежуточным метаболитом в синтезе и меланина, и катехоламинов,
      то есть общим метаболитом этих синтезов – см. п.63).

      Меланин выполняет функцию защиты от ультрафиолета;
      при дефиците меланина кожа меньше защищена от ультрафиолета,
      и загорать нужно более осторожно.
      Иначе в лучшем случае кожа будет быстро стареть из-за загорания,
      повышается риск рака кожи.

      От интенсивности синтеза меланина зависит его количество,
      а от количества меланина зависит:
      1) насколько хорошо кожа защищена от ультрафиолета,
      2) блондином или брюнетом будет человек,
      3) насколько смуглой будет кожа,
      4) карим или серым будет цвет глаз
      (чем больше меланина, тем темнее все перечисленное – кожа, радужка).

      При сильном снижении синтеза меланина
      кожа и волосы очень светлые,
      глаза голубые или даже красные
      (из-за просвечивающих сосудов) –
      эта особенность организма называется АЛЬБИНИЗМОМ.
      («альба» переводится как белый),
      А люди с альбинизмом называются альбиносами.
      Причиной снижения синтеза меланина является низкая активность ферментов синтеза меланина из-за мутаций генов, которые их кодируют.

      68.1.4. Синтез катехоламинов из тирозина.

      Кратко:
      Катехоламины – это группа из трёх гормонов –
      дофамин, норадреналин, адреналин.
      Тирозин превращается в дофамин через ДОФА,
      а из дофамина образуется адреналин через норадреналин.

      См. п.63 до дофамина и п.105.1, файл «105 таблица»:

      Тирозин превращается в дофамин
      в результате присоединения атома О и отщепления СО2.
      После присоединения атома О тирозин становится ДОФА,
      а после отщепления СО2 от ДОФА он становится дофамином.

      Дофамин превращается в норадреналин
      в результате присоединения атома кислорода (при гидросилировании)
      к атому углерода в бывшем ;-положении.

      Фермент – ДА-;-гидроксилаза,
      нужен аскорбат в качестве источника 2Н,
      поэтому при гиповитаминозе С синтез НА и А снижается.

      Норадреналин превращается в адреналин
      в результате присоединения СН3 (метильной) группы
      к атому азота
      путем переноса метила от SAM
      (процесс называется (транс)метилированием,
      фермент – норадреналин/метил/трансфераза).
      О функциях катехоламинов см. 105.

      Снижение синтеза катехоламинов приводит к снижению их функций и появлению ряда последствий.

      68.1.5. Катаболизм тирозина.

      При катаболизме тирозина образуются фумарат и ацетоацетат (бета-кетобутират).

      Фумарат может использоваться для синтеза глюкозы
      в ГНГ при голодании – п.67 и 33.

      ;-кетобутират – кетоновое тело, которое может питать все клетки
      (кроме эритроцитов) при голодании – п.47.

      В п.67 показывалось, что Фенилаланин превращается в Тирозин,
      поэтому Фенилаланин может превращаться в те же вещества,
      в которые превращается Тирозин.

      Начинается катаболизм тирозина с реакции переаминирования (п.64):
      тирозин вступает в реакцию с кетоглутаратом,
      в результате КЕТОглутарат превращается в АМИНОглутаРат (=глутаМат),
      а тирозин превращается в пара(4)-гидрокси/фенил/пируват:

      вещество, у которого вместо аминогруппы тирозина есть кетогруппа.

      Подсказка: тирозин – это гидроксифенилаланин.

      Аланин превращается в пируват,
      Фенил/АЛАНИН – в фенил/ПИРУВАТ,
      Гидрокси/фенил/АЛАНИН (=тирозин) – в гидрокси/фенил/ПИРУВАТ.

      Катализируется переаминирование
      ферментами аминотрансферазами
      с участием кофермента пиридоксальфосфата,
      который образуется из пиридоксаля (витамина В6)
      при присоединении к нему фосфата (при фосфорилировании).

      4-гидрокси/фенил/пируват в ходе нескольких реакций
      превращается в ГОМОГЕНТИЗИНОВУЮ кислоту (ГГК, гомогентизат),
      при расщеплении которой образуются конечные метаболиты
      катаболизма тирозина и фенилаланина:
      фумарат и ацетоацетат.

      При низкой активности фермента,
      расщепляющего гомогентизиновую кислоту,
      скорость расщепления этой кислоты снижается,
      что приводит к накоплению гомогентизиновой кислоты и АЛКАПТОН/УРИИ.

      При алкаптонурии повреждения организма менее серьёзные,
      чем при фенилпировиноградной олигофрении,
      но есть риск развития мочекаменной болезни.
      Внешние проявления при алкаптонурии:
      потемнение хрящей носа, ушей.

      68.1.6. Тканевые особенности обмена Фен и Тир:

      то есть в каких тканях (или клетках) во что они превращаются:

      1) в клетках щитовидной железы – в гормоны ЙОДТИРОНИНЫ (п.104),
      2) в мозговом веществе надпочечников – в гормон АДРЕНАЛИН,
      3) в симпатических нервах и в головном мозге – в гормон НОРАДРЕНАЛИН,
      4) в мозге, кишечнике, почках и сосудах – в гормон ДОФАМИН,
      5) в меланоцитах – в пигмент МЕЛАНИН,
      6) в печени – катаболизм до ФУМАРАТА и ацетоацетата.

      Путь обмена Тир в конкретных клетках зависит от набора ферментов в этих клетках:
      какие ферменты работают – такие реакции и протекают.

      Например, ноадреналин/метил/трансфераза есть только в мозговом веществе надпочечников,
      поэтому только здесь норадреналин может превратиться в адреналин,
      поэтому только надпочечники производят и секретируют адреналин.

      Набор ферментов в клетке зависит от того, какие гены работают (экспрессируются) в клетке,
      то есть какие гены используются для синтеза РНК (транскрибируются),
      какие РНК используются для синтеза ферментов и других белков. – п.84.

      68.1.7. Метаболические блоки в обмене Тир и Фен.

      Фенилкетонурия, альбинизм и алкаптонурия являются
      примерами МЕТАБОЛИЧЕСКИХ БЛОКОВ и энзимопатий – п.8.

      Метаболический блок – это снижение скорости реакции,
      которое приводит к накоплению субстратов реакции
      и дефициту продуктов реакции,
      что может приводить к смерти или развитию болезни.

      Причина метаболического блока
      (сниженной скорости реакции) –
      снижение активности фермента
      — из-за мутации кодирующего гена
      — или отсутствия кофактора
      — из-за непоступления витамина с пищей
      — или нарушения превращения витамина в кофактор
      из-за дефицита ферментов активации витамина (п.11).

      Тут надо добавить таблицу
      «Метаболические б л о к и в обмене Тир».
      Но пока она в отдельном файле.

      А тут надо добавить
      таблицу «Р е а к ц и и о б м е н а Фенилаланина и т и р о з и н а».
      Но пока и она в отдельном файле.

      Читайте также:  Морфофункциональные особенности плаценты новорожденных с пренатально диагностированным «гиперэхогенн
Ссылка на основную публикацию
Профилактика рака факторы риска, виды профилактики онкологии
Профилактика рака Согласно данным ВОЗ, почти треть случаев онкологических заболеваний можно предотвратить. Поэтому одной из ключевых стратегий здравоохранения является профилактика...
Профилактика ВИЧ в ЛПУ; Студопедия
Иркутский областной центр СПИД Иркутский областной центр по профилактике и борьбе со СПИД и инфекционными заболеваниями, ВИЧ-центр Иркутск, СПИД центр...
ПРОФИЛАКТИКА ВТЭО В ГИНЕКОЛОГИИ; Студопедия
ПРОФИЛАКТИКА ТРОМБОЭМБОЛИЧЕСКИХ ОСЛОЖНЕНИЙ У БОЛЬНЫХ ХИРУРГИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ Учебно - методические рекомендации (под редакцией д . м . н ., профессора...
Профилактика рака шейки матки
ЗдоровьеСтоит знать: Что такое рак шейки матки и как его предотвратить Вакцинация и физическая активность нужны — а ежегодный скрининг...
Adblock detector