Ընդհանուր ակնարկ
Թիմոզին բետա 4 (TV4) փոքր մոլեկուլային սպիտակուց է, որը բաղկացած է բազմաթիվ ամինաթթուների մնացորդներից և լայնորեն տարածված է մարդու մարմնի տարբեր հյուսվածքներում և բջիջներում:.[1][2] Որպես մարդու օրգանիզմի հիմնական ակտին կարգավորող մոլեկուլներից մեկը, այն ունի բազմաթիվ կենսաբանական գործառույթներ և վճռորոշ դեր է խաղում հյուսվածքների վերականգնման գործում, վերափոխում, վերքերի ապաքինում, ակտինի հավասարակշռության պահպանում, ուռուցքի զարգացում և մետաստազներ, բջջային ապոպտոզ, բորբոքում, անգիոգենեզ, մազերի ֆոլիկուլների զարգացում, և այլ ֆիզիոլոգիական և պաթոլոգիական գործընթացներ.
Կենսաբանական գործառույթներ և գործողության մեխանիզմներ
Tβ4-ը մարդու մարմնում ակտին կարգավորող հիմնական մոլեկուլներից մեկն է և ունի բազմաթիվ կենսաբանական գործառույթներ, զգալի դեր է խաղում հյուսվածքների վերականգնման գործում, վերափոխում, վերքերի ապաքինում, ակտինի հավասարակշռության պահպանում, ուռուցքի զարգացում և մետաստազներ, բջջային ապոպտոզ, բորբոքում, անգիոգենեզ, մազերի ֆոլիկուլների զարգացում, և այլ ֆիզիոլոգիական և պաթոլոգիական գործընթացներ.
Աղբյուր: Ստոմատոլոգիական հեռախոսագիծ
- Ակտին կարգավորող գործոն: Actin հաշիվները մոտ 10% ոչ մկանային բջիջների ընդհանուր սպիտակուցը և հանդիսանում է բջիջների կառուցվածքի համար անհրաժեշտ հիմնական բաղադրիչ, բջջային շարժում, և վերքերի ապաքինում. Բջիջներում Tβ4-ի առկայությունը բավարար է ակտինի բոլոր մոնոմերների սեկվեստավորման և ակտինի պոլիմերացման և ապապոլիմերացման կարգավորմանը մասնակցելու համար:. Tβ4-ը կարող է միանալ ակտինի մոնոմերներին a 1:1 հարաբերակցությունը, կանխում է F-ակտին պոլիմերների առաջացումը. Tβ4-ի միացումը ակտինին ուղեկցվում է կապված ջրի տարանջատմամբ. Tβ4-ի C-տերմինալը կապվում է Actin His-40-ի հետ, առաջացնելով ակտինի մոնոմերների կոնֆորմացիոն փոփոխություն. Tβ4 մոլեկուլը պարունակում է ակտին կապող տիրույթ (կողպված է), որը էլեկտրաստատիկ շփման հիմնական տեղն է. Նրա N-տերմինալ բեկորը կարող է արգելակել ակտինի պոլիմերացումը միջերային խոչընդոտի միջոցով. Միայնակ գործելիս, Tβ4-ը կարող է արգելակել ակտինի պոլիմերացումը և ակտինի վրա նուկլեոտիդների փոխանակումը. Սա հակադրվում է մեկ այլ ակտին կապող սպիտակուցի դերին, Անձնագիր, որը նպաստում է ADP-ի և ATP-ի փոխանակմանը, արագացնելով ակտինի հավաքումը. [1][2]Tβ4-ը և Profilin-ը կարող են սիներգետիկորեն կարգավորել ակտինի հավաքումը. Tβ4-ը կարող է կարգավորել փոխակերպումը G-actin-ի և F-actin-ի միջև. Հաղորդվել է, որ Tβ4-ի կոնցենտրացիան հասնում է 300 pmol բարձր շարժունակ արյան բջիջներում, մինչդեռ Tβ4-ի համար անհրաժեշտ կոնցենտրացիան G-ակտինին միանալու համար պակաս է 20 pmol. Համակենտրոնացման աճով, Tβ4-ը նվազեցնում է F-ակտինի ապապոլիմերացման ունակությունը. Սա կարող է լինել պատճառը, որ Tβ4-ը կարգավորում է բջջային միկրոթելային համակարգի գործառույթը.
Էնդոթելային բջիջների միգրացիայի և անգիոգենեզի խթանում: Ուսումնասիրություններ՝ օգտագործելով հավի քորիոալանտոիկ թաղանթը (CAM) Անգիոգենեզի մոդելը ցույց է տվել, որ երբ էնդոթելային բջիջները տարբերվում են խողովակային կառուցվածքների, Tβ4-ի mRNA պարունակությունը հինգ անգամ ավելանում է, և Tβ4-ով տրանսֆեկցիան արագացնում է էնդոթելային բջիջների կլոններում խողովականման կառուցվածքների ձևավորումը. Լրացուցիչ, Հետազոտությունը պարզել է, որ Tβ4-ը կարող է փոխազդել ֆիբրինի և կոլագենի հետ՝ միջնորդավորված տրանսգլուտամինազով (Գործոն XIIIa) և կարևոր դեր են խաղում արյան մակարդման գործընթացում. Ավելին, ծերացող դիաբետիկ մկների վրա ամբողջական հաստությամբ մաշկի վնասվածքի փորձի ժամանակ, Tβ4-ը կարող է արագացնել մաշկի լայնածավալ վերքերի և խորը այրվածքների ապաքինումը, նպաստում է մաշկի և եղջերաթաղանթի վերականգնմանը, և ցուցադրել վերքերի ապաքինումն արագացնելու ունակությունը.
Բջջային ապոպտոզի արգելակում: Tβ4-ը զգալի պաշտպանիչ ազդեցություն ունի եղջերաթաղանթի էպիթելի բջիջների վրա, որոնք վնասված են քայքայիչ նյութերից, ինչպիսիք են բենզալկոնիումի քլորիդը կամ էթանոլը:. Tβ4 գենի արտահայտման վերկարգավորումը օգտակար է բջիջների հիպոքսիայի դիմադրության բարձրացման համար.[2][3]
Հիմնական բորբոքային մոլեկուլների նվազեցում: Վերքերի բուժումը բարդ կենսաբանական գործընթաց է, որը կարելի է բաժանել երեք տարբեր փուլերի: բորբոքում, բջիջների բազմացում, և հյուսվածքների վերափոխում, համապատասխան սպիտակուցների գենային էքսպրեսիան վերկարգավորվում է, այնուհետև յուրաքանչյուր փուլում նվազում է. Քրոնիկ վերքերի համար, այս կարգավորիչ գործընթացը կարող է խաթարվել այնպիսի գործոնների պատճառով, ինչպիսիք են տարիքը, հիմքում ընկած հիվանդություններ, և իմունոպրեսիվ դեղամիջոցներ, հանգեցնելով բորբոքային մոլեկուլների ավելցուկային արտադրությանը, ավելորդ բորբոքում, և խոչընդոտել է բջիջների բազմացումը և հյուսվածքների վերափոխումը. Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ Tβ4-ը կարող է նվազեցնել ազատ ռադիկալների մակարդակը, դանդաղեցնել լիպիդային պերօքսիդացումը, արգելակում է բորբոքային ցիտոկինների արտադրությունը, ինչպիսին է IL-1-ը, մակրոֆագ բորբոքային սպիտակուց 1α (MIP1α), MIP1β, մոնոցիտ քիմոտակտիկ սպիտակուց-1 (MCP-1), նվազեցնել թրոմբոքսանի և պրոստագլանդին 2α-ի մակարդակը, դրանով իսկ թեթևացնելով բորբոքումը. Հետեւաբար, այն կարող է օգտագործվել բորբոքային խանգարումների բուժման համար, ինչպիսիք են հատվածային էնտերիտը և մկանային ատրոֆիան.
Մեծահասակների էպիկարդի ցողունային բջիջների տարբերակման խթանում: Tβ4-ը վճռորոշ դեր է խաղում կորոնար անոթների զարգացման տարբեր ասպեկտներում և կարող է զգալիորեն խթանել չափահաս մկների էպիկարդի պատվաստումների աճը:, վերականգնում է ֆիբրոբլաստների բազմաֆունկցիոնալությունը, հարթ մկանային բջիջներ, և էնդոթելային բջիջները, և դրդելով դրանց տարբերակումը.[1][2] Սրտում Tβ4 գենի նոկաուտը հանգեցնում է Tβ4-ի անգիոգեն տրոհման արտադրանքի մակարդակի զգալի նվազմանը: (AcSDKP). Չնայած AcSDKP-ի ներարկումը չի կարող վերականգնել սիրտը, այն կարող է զգալիորեն մեծացնել չափահաս մկների էպիկարդիալ նախածննդային բջիջների տարբերակումը էնդոթելային բջիջների. Սա ենթադրում է, որ Tβ4-ը և AcSDKP-ն կորոնար և նեովասկուլյարիզացիայի հզոր խթանիչներ են:, և Tβ4-ով առաջացած չափահաս մկան էպիկարդիալ բջիջները կարող են ծառայել որպես անոթային վերականգնման աղբյուր, հանգեցնելով վնասված անոթների կայուն վերականգնմանը ցածր մակարդակով սրտի վնասվածքից հետո.
Մազերի ֆոլիկուլների զարգացման խթանում: Tβ4-ը նպաստում է միգրացիային, տարբերակում, և մազերի ֆոլիկուլների ցողունային բջիջների արտաբջջային մատրիցային վերականգնում, դրանով իսկ կարգավորելով մազերի աճը. Առնետների և մկների վրա կատարված ուսումնասիրությունները պարզել են, որ մազերի աճի ցիկլի ընթացքում, մազի ֆոլիկուլային կերատինոցիտների հատուկ ենթախումբ, որը ծագում է ուռուցիկ շրջանից, որը բարձր համատեղ արտահայտում է Tβ4, մինչդեռ մաշկի ցողունային բջիջները նույնպես առկա են մազի ֆոլիկուլի ուռուցիկության մեջ. Երբ Tβ4-ի կոնցենտրացիան նանոմոլային մակարդակում է, ուժեղացված է ցողունային բջիջների միգրացիան և տարբերակումը, և Tβ4-ի առկայությունը նաև մեծացնում է մատրիցային մետալոպրոտեինազա-2-ի արտահայտումն ու սեկրեցումը (MMP-2), արտաբջջային մատրիցը քայքայող ֆերմենտ.
Հարաբերություններ ուռուցքի ձևավորման հետ: Tβ4 գենի վերակարգավորումը նկատվել է տարբեր ուռուցքային բջիջներում, ներառյալ վահանաձև գեղձի մեդուլյար քաղցկեղը, կոլոռեկտալ քաղցկեղ, բարձր չարորակ մելանոմա, կրծքագեղձի քաղցկեղ, և բերանի խոռոչի տափակ բջջային քաղցկեղ. Tβ4-ը կարող է արդյունավետ կերպով հրահրել անոթային էնդոթելիային աճի գործոնի արտահայտումը, խթանում է անգիոգենեզը և ակտիվացնում բջիջների միգրացիոն հատկությունները, հանգեցնելով ուռուցքի չարորակ նորագոյացման. Tβ4-ի արտահայտման վերկարգավորումը հանգեցնում է E-cadherin-ի արտահայտման նվազեցմանը, բջիջների կպչունության թուլացում, և մատրիցային մետալոպրոտեինազների արտահայտման ավելացում, ապահովելով քաղցկեղի բջիջների աճի առավելություն և ինվազիվ հատկություններ, դրանով իսկ նպաստելով չարորակ ուռուցքին. Tβ4-ն օժտված է հակաապոպտոտիկ կարողություններով, և Tβ4-ի արտահայտման բարձրացումը կարող է նվազեցնել բջջային ապոպտոզի աստիճանը, հնարավոր է Tβ4-ի պատճառով, որը խանգարում է ցիտոքրոմ c-ի արտազատմանը և խանգարում է ապոպտոզի գործընթացի մեկնարկին, ինչը չարորակ ուռուցքների ևս մեկ կարևոր հատկանիշ է.
Եղջերաթաղանթի վերականգնման խթանում: Thymosin β4-ը ցույց է տվել իր կարողությունը խթանելու վերքերի բուժումը եղջերաթաղանթի վնասվածքների տարբեր մոդելներում և կարգավորելու որոշ հիմնական ցիտոկինների արտադրությունը:. Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ թիմոզին β4-ը կարող է նվազեցնել մատրիցային մետալոպրոտեինազների արտահայտումը, խթանել արտաբջջային մատրիցայի վերափոխումը, և ակտիվացնում է ցիտոկինները. Կոնկրետ, այն արգելակում է մատրիցային մետալոպրոտեինազների ակտիվությունը, հակառակ տիմոսին β4-ով բուժված մաշկի վնասվածքի մոդելների եզրակացության. [1][2][3]Սա ենթադրում է, որ հյուսվածքների վերականգնման գործընթացում հատուկ ֆերմենտների կարգավորիչ ուղիները կարող են կամ վերկարգավորվել կամ իջեցվել:.
Պատրաստման մեթոդ
Ներկայումս, Տիմոզին բետա-ի երկու հիմնական աղբյուր կա 4 (TV4) օգտագործվում է կլինիկական և հետազոտական միջավայրերում: տավարի թիմուսից արդյունահանում և քիմիական սինթեզ. Տավարի թիմուսից Tβ4-ի արդյունահանումը ոչ միայն թանկ է, այլև սահմանափակվում է նյութի առկայությամբ և արդյունահանման տեխնիկայով, ինչը հանգեցնում է ցածր մաքրության և ցածր պարունակության. Կեղտերի առկայությունը նույնպես շատ խնդիրներ է բերում, հատկապես հաշվի առնելով խոշոր եղջերավոր անասունների վիրուսների աճող թիվը, ինչը բարդացնում է արդյունահանման գործընթացը. Գենային ինժեներիայի զարգացման հետ, Tβ4-ի արտադրության համար գենետիկական ինժեներիայի մեթոդների կիրառումը նոր ուղղություն կդառնա. Մեր լաբորատորիայում, մենք նախատեսում ենք իրականացնել արհեստականորեն սինթեզված Tβ4-ի տանդեմ արտահայտությունը բույսերում` Tβ4-ի արդյունավետ արտահայտմամբ տրանսգենային բույսեր ստանալու համար:. Բնականաբար արդյունահանվող Tβ4-ի համեմատ, Տրանսգենային բույսերի միջոցով արտադրված Tβ4-ն ունի ավելի բարձր կենսաակտիվության առավելություններ, ավելի բարձր մաքրություն, և ավելի քիչ կողմնակի ազդեցություններ. Լրացուցիչ, այն ներկայացնում է արտադրության ծախսերի կրճատման օպտիմալ մոտեցում, նվազագույնի հասցնելով աղտոտումը, և մեծածավալ արտադրություն ընձեռելով.[3]
Նախապատմություն
Թիմոզին բետա 4 պեպտիդ է, որը կազմված է 43 ամինաթթուների մնացորդներ իզոէլեկտրական կետով 5.1 և խիստ պահպանված է կաթնասունների մոտ. Այն ավելի շուտ ցիտոպլազմային սպիտակուց է, քան միջուկային, ի տարբերություն թիմոզին ալֆայի կամ նմանատիպ թիմոզինների. [2][3]Թիմոզին բետա 4 ներգրավված է տարբեր ֆիզիոլոգիական գործառույթներում, ներառյալ իմունային ֆունկցիան, նյարդային համակարգի զարգացում, վերքերի ապաքինում, և ակտինի սպիտակուցի գործառույթները.
Ի տարբերություն թիմոզին ալֆայի կամ նմանատիպ թիմոզինների, թիմոզին բետա 4 ավելի շուտ ցիտոպլազմային սպիտակուց է, քան միջուկային. Այն պարունակում է ավելի քիչ հիդրոֆոբ ամինաթթուներ և չի պարունակում Lys-Lys-Xaa-Lys կառուցվածքային շրջան. Քիմիական կոնֆորմացիայի ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ թիմոզին բետա 4 գոյություն ունի և գործում է որպես մեկ շղթա. Այն ունի ներքին կրկնվող շրջան մնացորդների միջև 31-43 և 18-30, վեց միանման ամինաթթուներով. Չնայած մնացորդների միջև կան երկու խիստ պարուրաձև շրջաններ 4-12 և 32-40, թիմոզին բետա 4 պրոլինային շրջադարձ չի կազմում. Կենսաբանական բաշխման և արտահայտման առումով, թիմոզին բետա 4 սկզբում մաքրվել է տիմուսից. Հետեւաբար, Սկզբում ենթադրվում էր, որ դա ուրցային հորմոն է, որը գործում է T-բջիջների վաղ փուլի հասունացման վրա. Այնուամենայնիվ, թիմոզին բետա 4 լայնորեն առկա է այլ հյուսվածքներում, օրգաններ, և բջիջները, ամենաբարձր մակարդակներով, որոնք հայտնաբերվել են փայծաղում, Thymus, թոքերը, և peritoneal macrophages, հաջորդում է ուղեղը, լյարդ, երիկամներ, ամորձիներ, և սիրտ. Նույնիսկ ոչ ռետիկուլոէնդոթելիային համակարգի բջիջները, ինչպիսիք են ֆիբրոբլաստները, կարող են սինթեզել թիմոզին բետա 4. Թիմոցիտները ունեն յոթ անգամ ավելի բարձր թիմոզին բետա մակարդակ 4 mRNA, քան թիմուսային ստրոմալ բջիջները, և թիմոզին բետա 4 արտահայտությունը նկատվում է արյան բջիջների տարբեր տեսակներում. Թիմոզին բետա-ի վերաբերյալ ուսումնասիրություններ 4 cDNA-ն ցույց է տվել, որ այն չունի ազդանշանային պեպտիդ.[1] Թեև մարմնում կան նաև սեկրեցված սպիտակուցներ, որոնք չունեն ազդանշանային պեպտիդներ, ինչպիսին է ինտերլեյկին-1-ը (IL-1) և էնդոթելային աճի գործոնները, փորձագետները դեռ կարծում են, որ թիմոզին բետա 4 դժվար թե լինի արտազատվող սպիտակուց և ավելի հավանական է, որ այն էական լինի որոշ հիմնական բջջային գործառույթների համար.
Դիմում
Հիմնական և կիրառական հետազոտություններ էնդոթելային նախածննդային բջիջների ֆունկցիայի օպտիմալացման վերաբերյալ Thymosin Beta-ով 4 (TV4)
Սրտանոթային իշեմիկ հիվանդություններով հիվանդացության և մահացության ցուցանիշները տարեցտարի ավելանում են, լուրջ վտանգ է ներկայացնում մարդու առողջության համար. Այս հիվանդությունների պաթոգենեզը խիստ բարդ է, և էնդոթելային բջիջների դիսֆունկցիան վճռորոշ դեր է խաղում սրտանոթային իշեմիկ հիվանդությունների զարգացման մեջ. Չնայած հասուն էնդոթելիային բջիջները կարող են վերականգնել էնդոթելիի վնասը, դրանց վերականգնողական կարողությունը սահմանափակ է. Էնդոթելային նախածննդյան բջիջներ (EPC-ներ) անոթային էնդոթելային բջիջների պրեկուրսոր բջիջների տեսակ են և ունեն էնդոթելային բջիջների տարբերվելու ներուժ. Բազմաթիվ ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որ EPC-ները տարբեր դերեր են խաղում անոթների վերականգնման և նեովասկուլյարիզացիայի գործում. Այնուամենայնիվ, EPC փոխպատվաստման կլինիկական կիրառումը դեռ բախվում է բազմաթիվ մարտահրավերների. Մի քանի սրտանոթային հիվանդություններ կամ ռիսկի գործոններ, ինչպիսիք են ծերացումը, հիպերտոնիա, հիպերխոլեստերինեմիա, իսկ շաքարախտը կարող է նվազեցնել շրջանառվող EPC-ների քանակը և խաթարել դրանց գործառույթը, մեծապես սահմանափակելով դրանց կիրառումը սրտանոթային իշեմիկ հիվանդությունների դեպքում. Հետեւաբար, EPC-ների գործառույթի բարելավումը կարևոր ռազմավարություն կլինի ապագա EPC փոխպատվաստման թերապիայի համար.[1][2]
Թիմոզին բետա 4 (TV4), ցածր մոլեկուլային քաշի սպիտակուց, որը բաղկացած է 43 ամինաթթուների մնացորդներ, ներգրավված է տարբեր կենսաբանական արձագանքների միջնորդության մեջ, ինչպիսիք են անգիոգենեզը, վերքերի ապաքինում, և բորբոքման վերահսկում. Մեր նախորդ հետազոտությունը պարզել է, որ Tβ4-ը կարող է ուժեղացնել մարդու ծայրամասային արյան EPC-ների տարածումը և միգրացիան՝ միաժամանակ արգելակելով դրանց ապոպտոզի և ծերացումը:. Tβ4-ը զգալիորեն մեծացնում է EPC-ների անգիոգեն ունակությունը, ցույց տալով դոզայից կախված հարաբերություն՝ առավելագույն ազդեցությամբ 1000 / մլ (վերահսկիչ խմբի համեմատ, 33.33±1,86 ընդդեմ 18,34±2,02-ի, Պ<0.05). Western blot վերլուծությունը ցույց է տալիս, որ Tβ4-ը նպաստում է Akt Ser473-ի և eNOS Ser1177-ի ֆոսֆորիլացմանը:, ցուցադրում է նաև դոզայից կախված հարաբերություն. Akt siRNA և eNOS siRNA երկուսն էլ զգալիորեն արգելակում են Tβ4-ի պրո-անգիոգեն ազդեցությունը EPC-ների վրա.
- Մաշկի վերքերի բուժում
- Սրտանոթային և ուղեղային անոթների վնասվածքների բուժում
- Ակնաբուժական վնասվածքների բուժում
- Այլ հավելվածներ
Իր կենսաբանական գործառույթների շնորհիվ, ներառյալ էնդոթելային բջիջների միգրացիայի խթանումը, բջիջների ապոպտոզի կանխարգելում, հակաբորբոքային ազդեցություններ, և նպաստում է մազերի ֆոլիկուլների զարգացմանը, Tβ4-ը նաև ցույց է տալիս մաշկի խնամքի զգալի ներուժ, մաշկի ծերացման դեմ պայքարում, և խթանում է մազերի աճը, ի թիվս առողջապահության այլ ասպեկտների.
