Обзор
Тимозин бета 4 (ТВ4) представляет собой низкомолекулярный белок, состоящий из множества аминокислотных остатков и широко распространенный в различных тканях и клетках человеческого организма..[1][2] Как одна из основных молекул, регулирующих актин в организме человека., он выполняет множество биологических функций и играет решающую роль в регенерации тканей., реконструкция, заживление ран, поддержание баланса актина, развитие опухоли и метастазирование, апоптоз клеток, воспаление, ангиогенез, развитие волосяного фолликула, и другие физиологические и патологические процессы.
Биологические функции и механизмы действия
Tβ4 является одной из основных молекул, регулирующих актин в организме человека, и выполняет множество биологических функций., играют важную роль в регенерации тканей, реконструкция, заживление ран, поддержание баланса актина, развитие опухоли и метастазирование, апоптоз клеток, воспаление, ангиогенез, развитие волосяного фолликула, и другие физиологические и патологические процессы.
Источник: Стоматологическая телефонная линия
- Актин-регулирующий фактор: Актин составляет около 10% общего белка в немышечных клетках и является важным компонентом, необходимым для клеточной структуры., движение клеток, и заживление ран. Присутствия Tβ4 в клетках достаточно для секвестрации всех мономеров актина и участия в регуляции полимеризации и деполимеризации актина.. Tβ4 может связываться с мономерами актина в 1:1 соотношение, предотвращение образования полимеров F-актина. Связывание Tβ4 с актином сопровождается диссоциацией связанной воды.. С-конец Tβ4 связывается с актином His-40., вызывая конформационные изменения мономеров актина. Молекула Tβ4 содержит актинсвязывающий домен. (ЗАБЛОКИРОВАНО), что является основным местом электростатического контакта. Его N-концевой фрагмент может ингибировать полимеризацию актина за счет стерических препятствий.. Когда действуешь в одиночку, Tβ4 может ингибировать полимеризацию актина и обмен нуклеотидов на актине.. Это контрастирует с ролью другого актин-связывающего белка., Профиль, который способствует обмену АДФ и АТФ, ускорение сборки актина. [1][2]Tβ4 и профилин могут синергически регулировать сборку актина.. Tβ4 может регулировать превращение G-актина в F-актин.. Сообщалось, что концентрация Tβ4 достигает 300 пмоль в высокоподвижных клетках крови, в то время как концентрация, необходимая для связывания Tβ4 с G-актином, составляет менее 20 пмоль. С увеличением концентрации, Tβ4 снижает способность F-актина к деполимеризации.. Это может быть причиной того, что Tβ4 регулирует функцию системы клеточных микрофиламентов..
Стимуляция миграции эндотелиальных клеток и ангиогенеза: Исследования с использованием хориоаллантоисной мембраны курицы (САМ) Модель ангиогенеза показала, что когда эндотелиальные клетки дифференцируются в трубчатые структуры, содержание мРНК Tβ4 увеличивается в пять раз, а трансфекция Tβ4 ускоряет образование трубчатых структур в клонах эндотелиальных клеток.. Кроме того, исследования показали, что Tβ4 может взаимодействовать с фибрином и коллагеном опосредованно трансглутаминазой. (Фактор XIIIa) и играют важную роль в процессе свертывания крови. Более того, в эксперименте с полнослойным повреждением кожи у стареющих мышей с диабетом, Tβ4 может ускорить заживление кожных ран большой площади и глубоких ожогов., способствуют восстановлению кожи и роговицы, и продемонстрировать способность ускорять заживление ран.
Ингибирование апоптоза клеток: Tβ4 оказывает значительное защитное действие на эпителиальные клетки роговицы, поврежденные коррозионными веществами, такими как хлорид бензалкония или этанол.. Повышение регуляции экспрессии гена Tβ4 полезно для повышения устойчивости клеток к гипоксии..[2][3]
Снижение регуляции ключевых воспалительных молекул: Заживление ран — сложный биологический процесс, который можно разделить на три отдельных этапа.: воспаление, пролиферация клеток, и ремоделирование тканей, при этом экспрессия генов соответствующих белков повышается, а затем снижается на каждой стадии. При хронических ранах, этот регуляторный процесс может быть нарушен такими факторами, как возраст, основные заболевания, и иммунодепрессанты, приводит к чрезмерному производству воспалительных молекул, чрезмерное воспаление, и препятствует пролиферации клеток и ремоделированию тканей.. Исследования показали, что Tβ4 может снижать уровень свободных радикалов., замедлять перекисное окисление липидов, ингибировать выработку воспалительных цитокинов, таких как IL-1, воспалительный белок макрофагов 1α (MIP1α), MIP1β, хемотаксический белок моноцитов-1 (МКП-1), снижение уровня тромбоксана и простагландина 2α, тем самым снимая воспаление. Поэтому, его можно использовать для лечения воспалительных заболеваний, таких как сегментарный энтерит и мышечная атрофия..
Стимуляция дифференцировки взрослых эпикардиальных стволовых клеток: Tβ4 играет решающую роль в различных аспектах развития коронарных сосудов и может значительно стимулировать рост эпикардиальных трансплантатов в состоянии покоя у взрослых мышей., восстановление мультипотентности фибробластов, гладкомышечные клетки, и эндотелиальные клетки, и вызывая их дифференциацию.[1][2] Нокаут гена Тβ4 в сердце приводит к значительному снижению уровня ангиогенного продукта расщепления Тβ4. (АкСДКП). Хотя инъекции AcSDKP не могут восстановить сердце, он может значительно усилить дифференцировку эпикардиальных клеток-предшественников взрослых мышей в эндотелиальные клетки.. Это говорит о том, что Tβ4 и AcSDKP являются мощными стимуляторами коронарной и неоваскуляризации., и Tβ4-индуцированные эпикардиальные клетки взрослых мышей могут служить источником регенерации сосудов., что приводит к устойчивой регенерации поврежденной сосудистой сети на низком уровне после травмы сердца.
Стимуляция развития волосяных фолликулов: Tβ4 способствует миграции, дифференциация, и реконструкция внеклеточного матрикса стволовых клеток волосяного фолликула, тем самым регулируя рост волос. Исследования на крысах и мышах показали, что во время цикла роста волос, специфическая подгруппа кератиноцитов волосяного фолликула, происходящая из области выпуклости, в высокой степени коэкспрессирует Tβ4, в то время как стволовые клетки кожи также присутствуют в выпуклости волосяного фолликула. Когда концентрация Tβ4 находится на наномолярном уровне, усиливается миграция и дифференциация стволовых клеток, а присутствие Tβ4 также увеличивает экспрессию и секрецию матриксной металлопротеиназы-2. (ММП-2), фермент, разрушающий внеклеточный матрикс.
Связь с образованием опухоли: Активация гена Tβ4 наблюдалась в различных опухолевых клетках., включая медуллярный рак щитовидной железы, колоректальный рак, высокозлокачественная меланома, рак молочной железы, и плоскоклеточный рак полости рта. Tβ4 может эффективно индуцировать экспрессию фактора роста эндотелия сосудов., стимулирование ангиогенеза и активация свойств миграции клеток, приводит к злокачественному перерождению опухоли. Повышение экспрессии Tβ4 приводит к снижению экспрессии E-кадгерина., ослабление клеточной адгезии, и повышенная экспрессия матриксных металлопротеиназ, обеспечение преимущества роста и инвазивных характеристик раковым клеткам, тем самым способствуя злокачественному образованию. Tβ4 обладает антиапоптотическим действием., и повышенная экспрессия Tβ4 может снизить степень апоптоза клеток., возможно, из-за того, что Tβ4 ингибирует высвобождение цитохрома с и нарушает инициацию процесса апоптоза, что является еще одной важной характеристикой злокачественных опухолей..
Содействие восстановлению роговицы: Тимозин β4 продемонстрировал свою способность способствовать заживлению ран на различных моделях повреждений роговицы и регулировать выработку определенных ключевых цитокинов.. Исследования показали, что тимозин β4 может снижать экспрессию матриксных металлопротеиназ., способствуют ремоделированию внеклеточного матрикса, и активировать цитокины. Конкретно, ингибирует активность матриксных металлопротеиназ, вопреки выводу, сделанному на моделях повреждений кожи, обработанных тимозином β4.. [1][2][3]Это говорит о том, что регуляторные пути специфических ферментов в процессе восстановления тканей могут быть как активизированы, так и подавлены..
Способ приготовления
В настоящее время, Существует два основных источника тимозина бета. 4 (ТВ4) используется в клинических и исследовательских условиях: экстракция из бычьего тимуса и химический синтез. Извлечение Tβ4 из тимуса крупного рогатого скота не только дорого, но и ограничено доступностью материала и методами экстракции., что приводит к низкой чистоте и низкому содержанию. Наличие примесей также создает множество проблем., особенно учитывая растущее количество вирусов у крупного рогатого скота, что усложняет процесс экстракции. С развитием генной инженерии, использование методов генной инженерии для производства Tβ4 станет новым направлением. В нашей лаборатории, мы планируем осуществить тандемную экспрессию искусственно синтезированного Тβ4 в растениях для получения трансгенных растений с эффективной экспрессией Тβ4.. По сравнению с естественно экстрагированным Tβ4, Tβ4, полученный с использованием трансгенных растений, обладает преимуществами более высокой биологической активности., более высокая чистота, и меньше побочных эффектов. Кроме того, представляет собой оптимальный подход к снижению производственных затрат, минимизация загрязнения, и обеспечение крупномасштабного производства.[3]
Фон
Тимозин бета 4 представляет собой пептид, состоящий из 43 аминокислотные остатки с изоэлектрической точкой 5.1 и высококонсервативен у млекопитающих. Это цитоплазматический белок, а не ядерный белок., в отличие от тимозина альфа или подобных тимозинов. [2][3]Тимозин бета 4 участвует в различных физиологических функциях, включая иммунную функцию, развитие нервной системы, заживление ран, и функции белка актина.
В отличие от тимозина альфа или аналогичных тимозинов, тимозин бета 4 является цитоплазматическим белком, а не ядерным белком. Он содержит меньше гидрофобных аминокислот и не содержит структурной области Lys-Lys-Xaa-Lys.. Исследования химической конформации показали, что тимозин бета 4 существует и функционирует как единая цепочка. Он имеет внутреннюю область повтора между остатками. 31-43 и 18-30, с шестью одинаковыми аминокислотами. Хотя между остатками имеются две высокоспиральные области 4-12 и 32-40, тимозин бета 4 не образует поворота пролина. С точки зрения биологического распределения и экспрессии, тимозин бета 4 первоначально был очищен из тимуса. Поэтому, Первоначально считалось, что это гормон тимуса, действующий на раннюю стадию созревания Т-клеток.. Однако, тимозин бета 4 широко присутствует в других тканях, органы, и клетки, с самыми высокими уровнями в селезенке, тимус, легкие, и перитонеальные макрофаги, за которым следует мозг, печень, почки, яички, и сердце. Даже клетки неретикулоэндотелиальной системы, такие как фибробласты, могут синтезировать бета-тимозин. 4. Тимоциты имеют в семь раз более высокий уровень тимозина бета. 4 мРНК, чем стромальные клетки тимуса, и тимозин бета 4 экспрессия наблюдается в различных типах клеток крови. Исследования тимозина бета 4 кДНК показали, что в ней отсутствует сигнальный пептид..[1] Хотя в организме также секретируются белки, в которых отсутствуют сигнальные пептиды., такие как интерлейкин-1 (Ил-1) и эндотелиальные факторы роста, эксперты до сих пор полагают, что тимозин бета 4 маловероятно, что это секретируемый белок, и, скорее всего, он необходим для определенных основных клеточных функций..
Приложение
Фундаментальные и прикладные исследования по оптимизации функции эндотелиальных клеток-предшественников с помощью тимозина бета 4 (ТВ4)
Заболеваемость и смертность от ишемических сердечно-сосудистых заболеваний с каждым годом растут., представляющие серьезную угрозу для здоровья человека. Патогенез этих заболеваний очень сложен., дисфункция эндотелиальных клеток играет решающую роль в развитии ишемических сердечно-сосудистых заболеваний.. Хотя зрелые эндотелиальные клетки могут восстанавливать повреждения эндотелия., их регенеративная способность ограничена. Эндотелиальные клетки-предшественники (EPC) являются типом клеток-предшественников сосудистых эндотелиальных клеток и обладают потенциалом дифференцироваться в эндотелиальные клетки.. Многочисленные исследования показали, что ЭПК играют различную роль в восстановлении сосудов и неоваскуляризации.. Однако, клиническое применение трансплантации ЭПК все еще сталкивается со многими проблемами. Некоторые сердечно-сосудистые заболевания или факторы риска, такие как старение., гипертония, гиперхолестеринемия, и диабет могут уменьшить количество циркулирующих EPC и ухудшить их функцию., существенно ограничивает их применение при ишемических сердечно-сосудистых заболеваниях.. Поэтому, улучшение функции EPC станет важной стратегией будущей трансплантационной терапии EPC..[1][2]
Тимозин бета 4 (ТВ4), низкомолекулярный белок, состоящий из 43 аминокислотные остатки, участвует в опосредовании различных биологических реакций, таких как ангиогенез, заживление ран, и контроль воспаления. Наше предыдущее исследование показало, что Tβ4 может усиливать пролиферацию и миграцию ЭПК периферической крови человека, одновременно ингибируя их апоптоз и старение.. Tβ4 значительно увеличивает ангиогенную способность EPC., демонстрируя дозозависимую связь с максимальным эффектом при 1000 из/мл (по сравнению с контрольной группой, 33.33±1,86 против 18,34±2,02, П<0.05). Вестерн-блот-анализ показывает, что Tβ4 способствует фосфорилированию Akt Ser473 и eNOS Ser1177., также демонстрирует дозозависимую связь. Akt siRNA и eNOS siRNA значительно ингибируют проангиогенные эффекты Tβ4 на EPC..
- Лечение кожных ран
- Лечение сердечно-сосудистых и цереброваскулярных повреждений
- Лечение травм глаз
- Другие приложения
Благодаря своим биологическим функциям, включая содействие миграции эндотелиальных клеток, предотвращение апоптоза клеток, противовоспалительное действие, и содействие развитию волосяных фолликулов, Tβ4 также демонстрирует значительный потенциал в уходе за кожей., борьба со старением кожи, и стимулирование возобновления роста волос, среди других аспектов здравоохранения.
