Aperçu
Thymosine bêta 4 (TV4) est une protéine à petite molécule composée de plusieurs résidus d'acides aminés et largement distribuée dans divers tissus et cellules du corps humain..[1][2] En tant que l'une des principales molécules régulatrices de l'actine dans le corps humain, il a de multiples fonctions biologiques et joue un rôle crucial dans la régénération des tissus, remodelage, cicatrisation des plaies, maintien de l'équilibre de l'actine, développement tumoral et métastases, apoptose cellulaire, inflammation, angiogenèse, développement du follicule pileux, et d'autres processus physiologiques et pathologiques.
Fonctions biologiques et mécanismes d'action
Le Tβ4 est l'une des principales molécules régulatrices de l'actine dans le corps humain et possède de multiples fonctions biologiques., jouant un rôle important dans la régénération des tissus, remodelage, cicatrisation des plaies, maintien de l'équilibre de l'actine, développement tumoral et métastases, apoptose cellulaire, inflammation, angiogenèse, développement du follicule pileux, et d'autres processus physiologiques et pathologiques.
Source: Ligne téléphonique dentaire
- Facteur régulateur de l'actine: L'actine représente environ 10% de la protéine totale dans les cellules non musculaires et constitue un composant essentiel nécessaire à la structure cellulaire, mouvement cellulaire, et cicatrisation des plaies. La présence de Tβ4 dans les cellules est suffisante pour séquestrer tous les monomères d'actine et participer à la régulation de la polymérisation et de la dépolymérisation de l'actine.. Tβ4 peut se lier aux monomères d'actine de manière 1:1 rapport, empêchant la formation de polymères F-actine. La liaison du Tβ4 à l'actine s'accompagne de la dissociation de l'eau liée. Le C-terminal de Tβ4 se lie à l'actine His-40, provoquant un changement conformationnel des monomères d'actine. The Tβ4 molecule contains an actin-binding domain (LKKTET), which is the main electrostatic contact site. Its N-terminal fragment can inhibit actin polymerization through steric hindrance. When acting alone, Tβ4 can inhibit actin polymerization and nucleotide exchange on actin. This is in contrast to the role of another actin-binding protein, Profilin, which promotes the exchange of ADP and ATP, accelerating actin assembly. [1][2]Tβ4 and Profilin can synergistically regulate actin assembly. Tβ4 can regulate the conversion between G-actin and F-actin. It has been reported that the concentration of Tβ4 reaches 300 pmol in highly mobile blood cells, while the concentration required for Tβ4 to bind to G-actin is less than 20 pmol. With an increase in concentration, Tβ4 reduces the depolymerization ability of F-actin. Cela pourrait être la raison pour laquelle Tβ4 régule le fonctionnement du système de microfilaments cellulaires..
Promotion de la migration des cellules endothéliales et de l'angiogenèse: Études utilisant la membrane chorioallantoïque du poulet (CAME) Le modèle d'angiogenèse a montré que lorsque les cellules endothéliales se différencient en structures tubulaires, la teneur en ARNm de Tβ4 est multipliée par cinq, et la transfection avec Tβ4 accélère la formation de structures tubulaires dans les clones de cellules endothéliales. En plus, des recherches ont montré que le Tβ4 peut interagir avec la fibrine et le collagène par l'intermédiaire de la transglutaminase (Facteur XIIIa) et jouent un rôle important dans le processus de coagulation sanguine. En outre, dans une expérience de lésion cutanée sur toute l'épaisseur chez des souris diabétiques vieillissantes, Le Tβ4 peut accélérer la guérison des plaies cutanées étendues et des brûlures profondes, favoriser la réparation de la peau et de la cornée, et démontrer la capacité à accélérer la cicatrisation des plaies.
Inhibition de l'apoptose cellulaire: Le Tβ4 a un effet protecteur significatif sur les cellules épithéliales cornéennes endommagées par des substances corrosives telles que le chlorure de benzalkonium ou l'éthanol.. La régulation positive de l’expression du gène Tβ4 est bénéfique pour améliorer la résistance des cellules à l’hypoxie.[2][3]
Régulation négative des molécules inflammatoires clés: La cicatrisation des plaies est un processus biologique complexe qui peut être divisé en trois étapes distinctes: inflammation, prolifération cellulaire, et remodelage des tissus, l'expression génique des protéines pertinentes étant régulée positivement puis régulée négativement à chaque étape. Pour les plaies chroniques, ce processus de régulation peut être perturbé par des facteurs tels que l'âge, maladies sous-jacentes, et médicaments immunosuppresseurs, conduisant à une production excessive de molécules inflammatoires, inflammation excessive, et entravé la prolifération cellulaire et le remodelage des tissus. Des recherches ont montré que le Tβ4 peut réduire les niveaux de radicaux libres, ralentir la peroxydation lipidique, inhiber la production de cytokines inflammatoires telles que l'IL-1, protéine inflammatoire des macrophages 1α (MIP1α), MIP1β, protéine chimiotactique monocytaire-1 (MCP-1), diminuer les niveaux de thromboxane et de prostaglandine 2α, soulageant ainsi l'inflammation. Donc, il peut être utilisé pour le traitement de troubles inflammatoires tels que l'entérite segmentaire et l'atrophie musculaire.
Stimulation de la différenciation des cellules souches épicardiques adultes: Tβ4 joue un rôle crucial dans divers aspects du développement des vaisseaux coronariens et peut stimuler de manière significative la croissance de greffes épicardiques de souris adultes au repos, restaurer la multipotence des fibroblastes, cellules musculaires lisses, et cellules endothéliales, et induisant leur différenciation.[1][2] L'inactivation du gène Tβ4 dans le cœur entraîne une diminution significative des niveaux du produit de clivage angiogénique du Tβ4. (AcSDKP). Bien que l'injection d'AcSDKP ne puisse pas restaurer le cœur, il peut améliorer considérablement la différenciation des cellules progénitrices épicardiques de souris adultes en cellules endothéliales. Ceci suggère que Tβ4 et AcSDKP sont de puissants stimulateurs de la coronaropathie et de la néovascularisation., et les cellules épicardiques de souris adultes induites par le Tβ4 peuvent servir de source de régénération vasculaire, conduisant à une régénération soutenue du système vasculaire compromis à un faible niveau après une lésion cardiaque.
Stimulation du développement des follicules pileux: Tβ4 favorise la migration, différenciation, et reconstruction de la matrice extracellulaire des cellules souches du follicule pileux, régulant ainsi la croissance des cheveux. Des études chez le rat et la souris ont montré que pendant le cycle de croissance des poils, un sous-ensemble spécifique de kératinocytes du follicule pileux provenant de la région du renflement co-exprimant fortement Tβ4, tandis que les cellules souches cutanées sont également présentes dans le renflement du follicule pileux. Lorsque la concentration de Tβ4 est au niveau nanomolaire, la migration et la différenciation des cellules souches sont améliorées, et la présence de Tβ4 augmente également l'expression et la sécrétion de la métalloprotéinase-2 matricielle (MMP-2), une enzyme dégradant la matrice extracellulaire.
Relation avec la formation de tumeurs: Une régulation positive du gène Tβ4 a été observée dans diverses cellules tumorales, y compris le carcinome médullaire de la thyroïde, cancer colorectal, mélanome hautement malin, cancer du sein, et carcinome épidermoïde buccal. Tβ4 peut induire efficacement l’expression du facteur de croissance endothélial vasculaire, favorisant l'angiogenèse et activant les propriétés migratoires cellulaires, conduisant à une tumeur maligne. La régulation positive de l'expression de Tβ4 entraîne une régulation négative de l'expression de la E-cadhérine, affaiblissement de l'adhésion cellulaire, et expression accrue des métalloprotéinases matricielles, offrant un avantage de croissance et des caractéristiques invasives aux cellules cancéreuses, contribuant ainsi à la malignité. Tβ4 possède des capacités anti-apoptotiques, et une expression accrue de Tβ4 peut réduire l'étendue de l'apoptose cellulaire, probablement dû au fait que Tβ4 inhibe la libération du cytochrome c et perturbe l'initiation du processus d'apoptose, ce qui est une autre caractéristique importante des tumeurs malignes.
Promotion de la réparation cornéenne: La thymosine β4 a démontré sa capacité à favoriser la cicatrisation des plaies dans divers modèles de lésions cornéennes et à réguler la production de certaines cytokines clés. Des recherches ont montré que la thymosine β4 peut réduire l'expression des métalloprotéinases matricielles, favoriser le remodelage de la matrice extracellulaire, et activer les cytokines. Spécifiquement, il inhibe l'activité des métalloprotéinases matricielles, contrairement à la conclusion tirée des modèles de lésions cutanées traitées à la thymosine β4. [1][2][3]Ceci suggère que les voies de régulation d’enzymes spécifiques dans le processus de réparation tissulaire peuvent être soit régulées positivement, soit négativement..
Méthode de préparation
Actuellement, il existe deux sources principales de thymosine bêta 4 (TV4) utilisé en milieu clinique et de recherche: extraction du thymus bovin et synthèse chimique. L'extraction du Tβ4 du thymus bovin est non seulement coûteuse, mais également limitée par la disponibilité des matériaux et les techniques d'extraction., ce qui entraîne une faible pureté et une faible teneur. La présence d’impuretés pose également de nombreux problèmes, surtout compte tenu du nombre croissant de virus chez les bovins, ce qui complique le processus d'extraction. Avec le développement du génie génétique, l’utilisation de méthodes de génie génétique pour produire du Tβ4 deviendra une nouvelle direction. Dans notre laboratoire, nous prévoyons d'effectuer une expression en tandem du Tβ4 synthétisé artificiellement dans des plantes pour obtenir des plantes transgéniques avec une expression efficace du Tβ4. Comparé au Tβ4 extrait naturellement, Le Tβ4 produit à partir de plantes transgéniques présente les avantages d’une bioactivité plus élevée, pureté supérieure, et moins d'effets secondaires. En plus, il représente l'approche optimale pour réduire les coûts de production, minimiser la contamination, et permettre une production à grande échelle.[3]
Arrière-plan
Thymosine bêta 4 est un peptide composé de 43 résidus d'acides aminés avec un point isoélectrique de 5.1 et est hautement conservé chez les mammifères. C'est une protéine cytoplasmique plutôt qu'une protéine nucléaire, contrairement à la thymosine alpha ou aux thymosines similaires. [2][3]Thymosine bêta 4 est impliqué dans diverses fonctions physiologiques, y compris la fonction immunitaire, développement du système nerveux, cicatrisation des plaies, et fonctions de la protéine actine.
Contrairement à la thymosine alpha ou aux thymosines similaires, thymosine bêta 4 est une protéine cytoplasmique plutôt qu'une protéine nucléaire. Il contient moins d'acides aminés hydrophobes et ne contient pas la région structurelle Lys-Lys-Xaa-Lys.. Des études de conformation chimique ont montré que la thymosine bêta 4 existe et fonctionne comme une chaîne unique. Il a une région de répétition interne entre les résidus 31-43 et 18-30, avec six acides aminés identiques. Bien qu'il existe deux régions hautement hélicoïdales entre les résidus 4-12 et 32-40, thymosine bêta 4 ne forme pas de tour proline. En termes de distribution biologique et d’expression, thymosine bêta 4 a été initialement purifié du thymus. Donc, on pensait initialement qu'il s'agissait d'une hormone thymique agissant sur la maturation précoce des lymphocytes T. Cependant, thymosine bêta 4 est largement présent dans d’autres tissus, organes, et les cellules, avec les niveaux les plus élevés trouvés dans la rate, thymus, poumons, et les macrophages péritonéaux, suivi du cerveau, foie, rognons, testicules, et coeur. Même les cellules non réticuloendothéliales telles que les fibroblastes peuvent synthétiser la thymosine bêta. 4. Les thymocytes ont des niveaux sept fois plus élevés de thymosine bêta 4 ARNm que les cellules stromales thymiques, et thymosine bêta 4 l'expression est observée dans divers types de cellules sanguines. Études sur la thymosine bêta 4 L'ADNc a montré qu'il lui manque un peptide signal.[1] Bien qu'il existe également des protéines sécrétées dans le corps qui manquent de peptides signaux, comme l'interleukine-1 (IL-1) et facteurs de croissance endothéliaux, les experts croient toujours que la thymosine bêta 4 il est peu probable qu'il s'agisse d'une protéine sécrétée et il est plus probable qu'elle soit essentielle à certaines fonctions cellulaires de base.
Application
Recherche fondamentale et appliquée sur l'optimisation de la fonction des cellules progénitrices endothéliales avec la thymosine bêta 4 (TV4)
Les taux d’incidence et de mortalité des maladies cardiovasculaires ischémiques augmentent d’année en année, représentant une menace sérieuse pour la santé humaine. La pathogenèse de ces maladies est très complexe, et le dysfonctionnement des cellules endothéliales joue un rôle crucial dans le développement des maladies cardiovasculaires ischémiques. Bien que les cellules endothéliales matures puissent réparer les dommages endothéliaux, leur capacité de régénération est limitée. Cellules progénitrices endothéliales (CPE) sont un type de cellule précurseur des cellules endothéliales vasculaires et ont le potentiel de se différencier en cellules endothéliales. De nombreuses études ont montré que les CPE jouent divers rôles dans la réparation vasculaire et la néovascularisation.. Cependant, l’application clinique de la transplantation EPC reste confrontée à de nombreux défis. Plusieurs maladies cardiovasculaires ou facteurs de risque comme le vieillissement, hypertension, hypercholestérolémie, et le diabète peut diminuer le nombre de CPE en circulation et altérer leur fonction, limitant considérablement leur application dans les maladies cardiovasculaires ischémiques. Donc, l'amélioration de la fonction des EPC sera une stratégie importante pour la future thérapie de transplantation d'EPC.[1][2]
Thymosine bêta 4 (TV4), une protéine de faible poids moléculaire composée de 43 résidus d'acides aminés, est impliqué dans la médiation de diverses réponses biologiques telles que l'angiogenèse, cicatrisation des plaies, et contrôle de l'inflammation. Nos recherches précédentes ont montré que le Tβ4 peut améliorer la prolifération et la migration des CPE du sang périphérique humain tout en inhibant leur apoptose et leur sénescence.. Tβ4 augmente considérablement la capacité angiogénique des EPC, montrant une relation dose-dépendante avec un effet maximal à 1000 de/mL (par rapport au groupe témoin, 33.33±1,86 contre 18,34±2,02, P.<0.05). L'analyse par Western blot montre que Tβ4 favorise la phosphorylation de Akt Ser473 et eNOS Ser1177, présentant également une relation dose-dépendante. Les siARN Akt et eNOS inhibent tous deux de manière significative les effets pro-angiogéniques du Tβ4 sur les EPC.
- Traitement des plaies cutanées
- Traitement des blessures cardiovasculaires et cérébrovasculaires
- Traitement des blessures ophtalmiques
- Autres applications
En raison de ses fonctions biologiques, y compris la promotion de la migration des cellules endothéliales, prévenir l'apoptose cellulaire, effets anti-inflammatoires, et favoriser le développement des follicules pileux, Le Tβ4 démontre également un potentiel important dans les soins de la peau, lutter contre le vieillissement cutané, et favoriser la repousse des cheveux, entre autres aspects des soins de santé.
