Informacja

Kwantyfikacja różnych aminokwasów z bakterii?

Kwantyfikacja różnych aminokwasów z bakterii?


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.

Chciałbym scharakteryzować, ile różnych (niezwykłych) aminokwasów cytozolowych jest produkowanych przez bakterie i zastanawiałem się, czy istnieją dobre sugestie, jak to zrobić. Wiem, że chromatografia jest dobrą analizą punktów końcowych, gdy wyizoluję ułamek tego, co podejrzewam, że zawiera aminokwasy; jednak nie jestem pewien, jaki jest najmądrzejszy sposób przeprowadzenia „zgrubnego” wstępnego oczyszczenia przed chromatografią.

Wiem, że generalnie dokonuje się lizy komórek, osadzania szczątków komórek, a następnie rozpoczyna jakąś formę oczyszczania. Słyszałem również o niektórych żywicach, które mogą wiązać produkty naturalne (np. Diaion® HP20, syntetyczna żywica adsorpcyjna), które w ten sposób pomogły w pierwszym etapie oczyszczania aminokwasów. Czy ludzie mają z tym doświadczenie? Czy są też dobre rozpuszczalniki do oddzielania aminokwasów od lizatu, które można by zastosować w pierwszym etapie (separacja faz)? Czy ktoś ma z tym jakieś doświadczenia? Wszelkie alternatywne sugestie będą mile widziane.


Dobrym podejściem może być użycie GC-MS do identyfikacji metabolitów cytozolowych. Koncentrując się na aminokwasach cytozolowych, przydatne może być wytrącenie białek na etapie oczyszczania i kontynuowanie z frakcją rozpuszczalną. Następnie przeprowadzana jest derywatyzacja. Spektrometria mas pomaga lepiej zidentyfikować aminokwasy. Ten artykuł autorstwa Phelippe et al. może dać dobry początek.


Biosynteza różnych aminokwasów | Mikrobiologia

W tym artykule omówimy biosyntezę różnych aminokwasów: 1. Rodzina kwasu glutaminowego 2. Rodzina kwasu asparaginowego 3. α-alanina, seryna, glicyna i cysteina 4. Walina i leucyna 5. Aminokwasy aromatyczne: tyrozyna, fenyloalanina , Tryptofan 6. Histydyna.

1. Rodzina kwasu glutaminowego:

Kwas glutaminowy jest głównym szlakiem asymilacji amoniaku poprzez redukcyjne aminowanie kwasu α-ketoglutarowego katalizowane przez dehydrogenazę kwasu glutaminowego przy użyciu NADPH2 jako reduktor:

Kilka innych aminokwasów z tej rodziny może być utworzonych przez specyficzne transaminazy, które jako koenzym wykorzystują fosforan pirydoksalu (PAL). Grupa aminowa kwasu glutaminowego jest przenoszona do PAL tworząc fosforan pirydoksaminy (PAM). Ten ostatni reaguje z ketokwasem, takim jak kwas szczawiooctowy, tworząc kwas asparaginowy.

Oprócz aminokwasów wytwarzanych przez transaminację, trzy inne aminokwasy należące do rodziny kwasu glutaminowego są syntetyzowane w inny sposób.

Glutamina (amid), prolina i

Glutamina jest syntetyzowana przez enzym syntetazę glutaminy, który wymaga ATP. Związany z enzymem fosforan glutamylu działa jako produkt pośredni, który reaguje z amoniakiem, wytwarzając glutaminę.

Prolina jest aminokwasem heterocyklicznym. Jest syntetyzowany przez półprodukty, półaldehyd kwasu glutaminowego i kwas pirolino-5-karboksylowy. Kwas glutaminowy jest redukowany przez NADH2dehydrogenaza powiązana z semialdehydem kwasu glutaminowego, który ulega spontanicznej cyklizacji z wytworzeniem kwasu pirolino-5-karboksylowego.

Ten ostatni jest redukowany przez NADPH2-związana dehydrogenaza dająca prolinę:

Szlak biosyntezy argininy jest bardziej złożony. Jest syntetyzowany z kwasu glutaminowego poprzez dwa aminokwasy nie-&szyproteinowe — ornitynę i cytrulinę. Oddzielnie opisano etapy od kwasu glutaminowego do ornityny, od ornityny do cytruliny i od cytruliny do orgininy.

Widać, że ornityna różni się od kwasu glutaminowego tym, że zawiera dodatkowy aminokwas (NH2 – ) grupa przyłączona do atomu węgla y. Ta grupa aminowa jest przekazywana przez inną cząsteczkę kwasu glutaminowego, który w ten sposób ulega deaminacji do kwasu α-ketoglutarowego.

Pierwszy etap polega na kondensacji acetylo-CoA i kwasu glutaminowego, tworząc kwas N-acetyloglutaminowy z uwolnieniem wolnego koenzymu A. W kolejnych dwóch etapach następuje fosforylacja przez ATP i redukcja dająca semialdehyd N-acetyloglutamylowy, który poprzez aminowanie Ornityna N-acetylowa. W ostatnim etapie N-acetyloornityna daje ornitynę poprzez usunięcie kwasu octowego i dodanie wody.

Ornityna wytworzona w powyższy sposób reaguje następnie z fosforanem karbamylu, tworząc cytrulinę. W bakteriach fosforan karbamylu jest syntetyzowany z CO2, NH3 i ATP przez enzym syntetazę fosforanu karbamylu.

Reakcje to:

Wreszcie cytrulina jest przekształcana w argininę w dwóch etapach. Pierwszy etap polega na kondensacji cytruliny z kwasem asparaginowym wymagającym ATP do wytworzenia kwasu argininobursztynowego. Reakcja jest katalizowana przez syntezę bursztynianu argininy. ATP dostarcza energię do kondensacji i jest hydrolizowany do AMP i pirofosforanu.

Produkt reakcji syntetazy jest następnie rozszczepiany na argininę i kwas fumarowy:

2. Rodzina kwasu asparaginowego:

Ta rodzina obejmuje oprócz kwasu asparaginowego kilka innych aminokwasów, takich jak asparagina, treonina, izoleucyna, metionina, lizyna i kwas diaminopimelinowy. Poza tym ostatnim, pozostałe to aminokwasy białkowe. Kwas diaminopimelinowy znajduje się w ścianie komórkowej bakterii. Oprócz tych aminokwasów, szkielet węglowy kwasu asparaginowego jest włączony do pirymidyny.

W wielu bakteriach sam asparagin jest wytwarzany przez transaminację kwasu szczawiooctowego, produktu pośredniego cyklu TCA, przy czym donorem aminowym jest kwas glutaminowy. Inną możliwą drogą tworzenia kwasu asparaginowego jest aminowanie kwasu fumarowego katalizowane przez aspartazę.

Szlaki biosyntezy aminokwasów należących do tej rodziny są rozgałęzione, jak pokazano w uproszczony sposób na Rys. 8.74:

Podobnie jak glutamina, asparagina jest również amidem. Powstaje z kwasu asparaginowego przez dodanie NH3 w reakcji podobnej do tworzenia glutaminy.

Inną drogą tworzenia asparaginy jest przeniesienie grupy amido aminowej glutaminy do kwasu asparaginowego:

(ii) Konwersja kwasu asparaginowego do semialdehydu aspartylowego:

Na Rys. 8.74 widać, że aminokwasy białkowe z rodziny kwasów asparaginowych (z wyjątkiem asparaginy) pochodzą z β-semialdehydu aspartylowego, który jest wytwarzany z kwasu asparaginowego przez pośredniczący fosforan β-aspartylu.

Konwersja kwasu asparaginowego do fosforanu β-aspartylu jest katalizowana przez ważny enzym, aspartokinazę, grupę fosforanową przekazywaną przez ATP. Następnie fosforan β-aspartylu jest odwodorniany przez dehydrogenazę β-semialdehydu aspartylu do kluczowego produktu pośredniego β-semialdehydu aspartylu. W tej reakcji NADPH2 działa jako H-donor i uwalnia nieorganiczny fosforan.

Na ryc. 8.74 widać, że z kluczowego produktu pośredniego, β-półaldehydu aspartylowego, powstają dwa różne szlaki biosyntezy. Jeden z nich prowadzi do lizyny, a drugi do homoseryny. Ten ostatni, choć nie jest aminokwasem białkowym, jest kluczowym produktem pośrednim w biosyntezie metioniny, treoniny i izoleucyny.

Lizyna jest ważnym aminokwasem, ponieważ jest niezbędna dla wszystkich organizmów zwierzęcych, które muszą ją pozyskiwać z zewnętrznego źródła. Lizyna jest syntetyzowana w roślinach i bakteriach jedną ścieżką, a inną w grzybach. W roślinach i bakteriach bezpośrednim prekursorem lizyny jest kwas diaminopimelinowy i dlatego nazywa się to szlakiem kwasu diaminopimelinowego. Z podobnych powodów szlak grzybiczy nazywany jest szlakiem kwasu aminoadypinowego. Tutaj szczegółowo opisano szlak kwasu diaminopimelinowego.

Biosynteza lizyny rozgałęzia się od β-semialdehydu aspartylowego. Ten ostatni kondensuje się z kwasem pirogronowym przez kondensację aldolową i produkt odwadnia się z wytworzeniem związku heterocyklicznego, kwasu dihydroksydipikolinowego. Jest on następnie odwodorniany do kwasu tetrahydrodipiolinowego, który łączy się z grupą sukcynylową oddaną przez sukcynylo-CoA, tworząc związek o otwartym łańcuchu, który otrzymuje grupę aminową z kwasu glutaminowego.

Otrzymanym związkiem jest kwas sukcynylodiaminopimelinowy. Przez usunięcie grupy sukcynylowej jako kwasu bursztynowego, powstaje kwas diaminopimelinowy, który jest bezpośrednim prekursorem lizyny. Lizyna jest wytwarzana przez dekarboksylację kwasu mezo-diaminopimelinowego. Enzym racemaza kwasu diaminopimelinowego może odwracalnie przekształcić kwas L-diaminopimelinowy w jego formę mezo.

U grzybów istnieje inny szlak biosyntezy lizyny, który pokrótce pokazano:

Na ryc. 8.74 widać, że metionina, treonina i izoleucyna są syntetyzowane ze zwykłego związku pośredniego, homoseryny. Homoseryna jest wytwarzana przez redukcję β-półaldehydu aspartylowego.

Jako dawca H dla tej redukcji działa albo NADH2 lub NADPH2 a enzymem jest dehydrogenaza homoseryny:

Homoseryna jest przekształcana w homoserynę O-sukcynylo przez przeniesienie grupy sukcynylowej z sukcynylo-CoA. W kolejnym kroku dodawana jest cząsteczka cysteiny z uwolnieniem kwasu bursztynowego, co powoduje powstanie cystationiny, która w kolejnym kroku jest rozszczepiana w celu wyeliminowania kwasu pirogronowego i NH3 do uzyskania homocysteiny.

W końcowym etapie grupa metylowa tetrahydrofolianu metylu jest dodawana do homocysteiny w celu wytworzenia metioniny. Metionina jest aminokwasem zawierającym siarkę, a jej atom siarki pochodzi z cysteiny.

Reakcje z homoseryny na metioninę to:

Treonina jest syntetyzowana z homoseryny poprzez związek pośredni, fosfohomoserynę. Konwersja homoseryny do treoniny polega zasadniczo na przeniesieniu grupy hydroksylowej z pozycji y do pozycji β. Drugi etap jest katalizowany przez syntetazę treoninową, która wymaga fosforanu pirydoksalu jako koenzymu. Fosforan nieorganiczny jest uwalniany z fosfohomoseryny.

Chociaż pozornie prosta, reakcja jest w rzeczywistości dość złożona:

Izoleucyna jest izomerem leucyny, ale te dwa aminokwasy są syntetyzowane różnymi szlakami. Na ryc. 8.74 widać, że izoleucyna jest syntetyzowana z treoniny. Początkowo treonina ulega deaminacji do kwasu α-ketomasłowego poprzez działanie deaminazy treoninowej. Aktywny aldehyd octowy połączony z TPP jest następnie dodawany do kwasu α-ketomasłowego z wytworzeniem kwasu α-acetohydroksymasłowego. Następnie jest redukowany przez NADH2połączona dehydrogenaza dająca kwas α, β-dihydroksy β-metylowalerianowy. Ten ostatni jest odwadniany do kwasu α-keto β-metylowalerianowego. W końcowym etapie grupa aminowa jest dodawana przez transaminację do kwasu α-keto β-metylowalerianowego, aby uzyskać izoleucynę.

Reakcje od treoniny do izoleucyny to:

3. Biosynteza α-Alanina, Seryna, Glicyna i Cysteina:

(i) α-Alanina:

W większości organizmów α-alanina jest wytwarzana poprzez transaminację kwasu pirogronowego przez kwas glutaminowy katalizowany przez transaminazę z użyciem fosforanu pirydoksalu jako koenzymu. W bakteriach, oprócz kwasu glutaminowego, inne aminokwasy, takie jak walina czy leucyna, mogą pełnić rolę donora aminokwasów. W Bacillus subtilis α-alanina jest syntetyzowana przez bezpośrednie aminowanie kwasu pirogronowego katalizowane przez NADPH2enzym związany.

Reakcje zaangażowane w α-synteza alaniny to:

Prekursorem seryny jest kwas 3-fosfoglicerynowy (3-PGA), który jest produktem pośrednim szlaku glikolitycznego. Biosynteza seryny rozpoczyna się od redukcji 3-PGA do kwasu 3-fosfo-hydroksypirogronowego. W następnym etapie do kwasu 3-fosfo-hydroksypirogronowego przez transaminację dodaje się grupę aminową, otrzymując 3-fosfoserynę. W końcowym etapie 3-fosfoseryna ulega hydrolizie z wytworzeniem seryny i nieorganicznego fosforanu.

Glicyna jest wytwarzana z seryny w jednym etapie, w którym grupa hydroksymetylowa (-CH2OH) seryny jest przenoszony do tetrahydrofolianu (THF) poprzez działanie enzymu hydroksymetylazy serynowej. Enzym wymaga, oprócz THF, fosforanu pirydoksalu.

Reakcja jest odwracalna, a dwa aminokwasy są wzajemnie konwertowalne:

Cysteina jest aminokwasem zawierającym siarkę, który różni się od seryny posiadaniem grupy sulfhydrylowej (-SH) zamiast grupy hydroksylowej. Cystyna jest dimerem cysteiny połączonym wiązaniem dwusiarczkowym (-S-S-).

W drożdżach cysteina jest wytwarzana z seryny przez dodanie siarczku (H2S).

Reakcja jest katalizowana przez sulfhydrazę serynową i wymaga ATP:

Jednak synteza cysteiny w innych organizmach — w tym ssakach — odbywa się skomplikowanym szlakiem rozpoczynającym się od metioniny, a bezpośrednim prekursorem cysteiny jest cystationina. W rzeczywistości na tym szlaku biosyntezy cysteiny niektóre etapy biosyntezy metioniny są odwrócone.

Synteza rozpoczyna się od utworzenia S-adenozylometioniny z metioniny poprzez dodanie grupy adenozylowej z ATP pozostawiając pirofosforan i ortofosforan. S-adenozylometionina następnie traci swoją grupę metylową na rzecz akceptora wytwarzającego homocysteinę S-adenozylo.

Związek ten następnie ulega hydrolitycznemu rozszczepieniu w celu wytworzenia homocysteiny i adenozyny. Homocysteina łączy się następnie z seryną, tworząc cystationinę. Na koniec cystationina jest rozszczepiana przez enzym cystationazę w celu wytworzenia cysteiny i kwasu α-ketomasłowego + NH3. Tak więc również w tym szlaku seryna zapewnia szkielet cysteiny, chociaż atom siarki pochodzi z metioniny, a nie z H2S jak w przypadku drożdży.

4. Biosynteza waliny i leucyny:

Walina i leucyna są aminokwasami obojętnymi o rozgałęzionych łańcuchach i są do pewnego stopnia syntetyzowane wspólną ścieżką. Bezpośrednimi prekursorami waliny i leucyny są odpowiednio kwas α-ketoizo-walerianowy i kwas α-ketoizo-kapronowy.

Szlak syntezy rozpoczyna się od kondensacji kwasu pirogronowego z grupą acetaldehydową połączoną z TPP, przekazaną przez inną cząsteczkę kwasu pirogronowego z wytworzeniem α-acetomleczanu. Ten związek jest następnie redukowany przez NADH2dehydrogenaza powiązana z kwasem dihydroksyizowalerianowym, który w wyniku reakcji odwodnienia daje kwas α-ketoizowalerianowy. Ten związek otrzymuje grupę aminową od donora aminowego w reakcji transaminacji w celu wytworzenia waliny.

Szlak leucyny odchodzi od kwasu α-ketoizowalerianowego szlaku waliny. Kwas α-ketoizowalerianowy kondensuje z acetylem (CH3grupa -CO-) przekazana przez acetylo-CoA z wytworzeniem kwasu izopropylowego. Związek ten poprzez etap dehydratacji, po którym następuje etap rehydratacji, tworzy kwas α-hydroksyβ-karboksyizokapronowy.

Ten ostatni, w kolejnych dwóch etapach reakcji odwodornienia i dekarboksylacji, daje kwas α-ketoizokapronowy, który przez dodanie grupy aminowej w reakcji transaminacji tworzy leucynę.

Reakcje syntezy waliny i syntezy leucyny to:

5. Biosynteza aminokwasów aromatycznych:

Wśród aminokwasów białkowych są trzy, które są aromatyczne. Są to fenyloalanina, tyrozyna i tryptofan. Biosynteza tych aminokwasów jest powiązana i ma wspólny kluczowy produkt pośredni, kwas szikimowy. Związek ten jest pierwszą sześciowęglową strukturą pierścieniową wytworzoną z prekursorów alifatycznych. Tak więc tworzenie kwasu szikimowego jest rozważane najpierw, zanim zajmiemy się poszczególnymi aminokwasami.

Związkami alifatycznymi, które dają początek kwasowi szikimowemu, są 4-fosforan erytrozy i kwas fosfoenolopirogronowy. Te dwa związki reagują dając siedmiowęglowy związek ketonowy, 7-fosforan kwasu deoksyarabino-heptulozonowego. To cyklizuje się tworząc sześciowęglową strukturę pierścieniową kwasu 5-dehydrochinowego. W następnym etapie kwas 5-dehydrochinowy jest redukowany do kwasu szikimowego.

Reakcje to:

Innym kluczowym produktem pośrednim tego szlaku biosyntezy jest kwas chorismowy. Kwas szikimowy jest fosforylowany przez ATP z wytworzeniem fosforanu kwasu szikimowego, do którego dodaje się kolejną cząsteczkę kwasu fosfoenolopirogronowego (PEP) w celu uzyskania fosforanu kwasu enolopirogronowego szikimowego. Poprzez eliminację grupy fosforanowej powstaje kwas chorismowy. Z kwasu chorismowego fenyloalanina i tyrozyna są syntetyzowane przez kwas prefenowy w jednym kierunku, a tryptofan w drugim odgałęzieniu.

Pokazano powstawanie kwasu chorismowego z kwasu szikimowego:

(i) Tworzenie fenyloalaniny:

Zarówno fenyloalanina, jak i tyrozyna są wytwarzane z kwasu prefenowego, który pochodzi z kwasu chorismowego poprzez zmianę pozycji kwasu pirogronowego. Kwas prefenowy przez dekarboksylację daje kwas fenylopirogronowy, który jest następnie transaminowany w celu wytworzenia fenyloalaniny.

(ii) Tworzenie tyrozyny:

Tyrozyna, która jest para-hydroksyfenyloalaniną, może być utworzona przez bezpośrednie dodanie grupy hydroksylowej do fenyloalaniny lub, alternatywnie, z kwasu prefenowego poprzez kwas parahydroksyfenylopirogronowy.

(iii) Tworzenie tryptofanu:

Szlak tryptofanowy odchodzi od kwasu chorismowego i przebiega przez kwas antranilowy. Związek ten powstaje w wyniku aromatyzacji kwasu chorismowego z eliminacją kwasu fosfoenolopirogronowego i dodaniem grupy aminowej do pierścienia aromatycznego. Kwas antranilowy dodaje ugrupowanie fosforybozylowe przekazane przez pirofosforan fosforybozylu (PRPP) w celu wytworzenia kwasu N-fosforybozyloantranilowego.

Związek ten jest następnie dekarboksylowany z wytworzeniem fosforanu indolo-3-glicerolu. W ten sposób do pierścienia aromatycznego dodaje się nowy pięcioczłonowy pierścień heterocykliczny. W ostatnim etapie usuwa się 3-fosforan aldehydu glicerynowego i dodaje się cząsteczkę seryny, aby uzyskać tryptofan, który jest chemicznie indoliloalaniną.

6. Biosynteza histydyny:

Chemicznie histydyna jest imidazoliloalaniną. Pięcioczłonowy heterocykliczny pierścień imidazolowy jest tworzony częściowo z pirofosforanu fosforybozylu (PRPP), a częściowo z ATP, podczas gdy jeden z atomów N pochodzi z glutaminy.

Niektóre reakcje szlaku biosyntezy histydyny są dość złożone:

Pierwszym etapem jest reakcja między 5-fosforybozylo-1-pirofosforanem (PRPP) a ATP polegająca na eliminacji pirofosforanu (PP) i połączeniu ugrupowania fosforybozylowego z pierścieniem purynowym ATP poprzez jego atom azotu (Nl) tworząc N-fosforybozylo- ATP.

W następnym etapie związek ten traci grupę pirofosforanową ATP, dając N-fosforybozylo-AMP. Pierścień adeninowy AMP następnie otwiera się między N-1 i C-6. Otrzymany związek, przez eliminację wody i ugrupowania amidoimidazolokarboksyamidorybozo-5fosforanu oraz dodanie atomu N z glutaminy, wytwarza fosforan imidazolo-glicerolu w dwóch etapach złożonych reakcji.

Z fosforanu imidazologlicerolu w wyniku transaminacji powstaje fosforan histydynolu, który poprzez eliminację grupy fosforanowej wytwarza histydynol. Ten ostatni, poprzez utlenianie przez NAD/NADP, daje histydynę. Główne reakcje pokazano powyżej. W ramce pokazano pochodzenie różnych części cząsteczki histydyny.


Abstrakcyjny

Oprócz napędzania aktywności komórkowej budulcem i energią, metabolizm integruje również warunki środowiskowe z sygnałami wewnątrzkomórkowymi. Podstawowa sieć regulacyjna jest złożona i wieloaspektowa: waha się od powolnych interakcji, takich jak zmiana ekspresji genów, do szybkich, takich jak modulacja aktywności białek poprzez modyfikację potranslacyjną lub allosteryczne wiązanie małych cząsteczek. W tym przeglądzie przedstawiamy koordynację typowych zadań metabolicznych, w tym pobieranie składników odżywczych, centralny metabolizm, wytwarzanie energii, dostarczanie aminokwasów i syntezę białek. Coraz częściej uznaje się, że zestaw kluczowych metabolitów kontroluje poszczególne obwody regulacyjne, które pełnią określone funkcje wprowadzania informacji i wyjścia regulacyjnego. Takie modularne spojrzenie na metabolizm drobnoustrojów ułatwia intuicyjne zrozumienie mechanizmów molekularnych leżących u podstaw podejmowania decyzji komórkowych.


Materiały i metody

Mieszanka warzyw, szczep drobnoustrojów i warunki fermentacji

Do przygotowania sfermentowanych warzyw mieszanych, 18 różnych owoców i warzyw, a mianowicie pomidor, ogórek, gruszka, jabłko, mandarynka, pietruszka wodna, marchew, seler, cebula, łopian, jarmuż, szpinak, aloes, szczypiorek, winogrono, jujube, kapusta i liście perilla zostały zakupione w Hyundai Department Store (Seul, Korea Południowa). Wszystkie owoce i warzywa zostały wyprodukowane w Korei Południowej, z czego kapusta i jarmuż były ekologiczne, a reszta była uprawiana konwencjonalnie.Owoce i warzywa zostały umyte, pokrojone w plastry i zmieszane z izomaltooligosacharydem, ekstraktami z aloesu i kulturą starterową. Skład (%, w/w) mieszanki warzyw jest następujący: pomidor (9,0%), ogórek (8,0%), gruszka (2,0%), jabłko (1,8%), mandarynka (1,8%), pietruszka wodna (1,5). %), marchew (1,5%), seler (1,5%), cebula (1,5%), łopian (1,5%), jarmuż (1,5%), szpinak (1,5%), aloes (1,4%), szczypior (1,3%) , winogrona (1,3%), jujube (1,3%), kapusta (1,0%) i liście perilli (0,8%), izomaltooligosacharyd (24,0%), ekstrakty z aloesu (36,0%, w/w) i kultura starterowa (0,005 %). Przeprowadzono trzy niezależne biologiczne replikacje hodowli statycznej w 30°C z inokulacją lub bez L. plantarum PMO 08 przez 72 godziny. Otrzymano porcję cieczy w mieszaninie i wykorzystano ją do pomiaru CFU i pH. Jednostki tworzące kolonie (CFU) wszystkich żywych komórek i wszystkich bakterii kwasu mlekowego oznaczono ilościowo przy użyciu agaru do zliczania płytek (Difco, Detroit, MI) i agaru z fioletem bromokrezolowym (BCP) zawierającym purpurę bromokrezolową (0,06 g/l) (Difco). , odpowiednio. Do pomiaru pH mieszaniny zastosowano pehametr (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA).

Ekstrakcja metabolitów ze sfermentowanych warzyw mieszanych

Metabolity wyekstrahowano jak opisano wcześniej dla ekstrakcji metabolitów z roślin z niewielką modyfikacją [21]. Mieszanki warzyw zostały całkowicie zmielone na sok warzywny, którego 400 μl zmieszano z 1200 μl zakwaszonego metanolu (99,875% metanolu zakwaszonego 0,125% kwasem mrówkowym, v/v) w celu ekstrakcji metabolitów. Aby całkowicie rozdrobnić ściany komórkowe roślin w celu efektywnej ekstrakcji metabolitów, sok warzywny w zakwaszonej mieszaninie metanolu był dokładnie worteksowany przez 30 s, sonikowany przez 15 min w 20°C, wirowany przy 20 000 × g przez 10 min i przesączono przez filtr 0,2 μm. Z przesączu otrzymano 100 μl metabolitów, które zostały całkowicie wysuszone próżniowo w temperaturze pokojowej i wykorzystane do analiz metabolitów. Dla każdej grupy sześć kontrprób składających się z trzech niezależnych kontrprób biologicznych × dwóch kontrprób technicznych z każdego kontrpróby biologicznej.

Wysokosprawna analiza chromatograficzna cieczowa

Do badania wykorzystano wysokosprawną chromatografię cieczową (HPLC), wyposażoną w detektor współczynnika załamania światła (Agilent 1100, Agilent Technologies, Waldbronn, Niemcy) oraz kolumnę do kwasów organicznych Aminex HPX–87H (Bio-Rad, Hercules, CA). oznaczanie ilościowe kwasu mlekowego i kwasu octowego wytwarzanego podczas fermentacji. Faza ruchoma, 0,01 N H2WIĘC4eluowano przy stałym natężeniu przepływu 0,5 ml/min w 65°C.

Analiza GC/TOF–MS metabolitów wewnątrzkomórkowych

W celu identyfikacji i oceny ilościowej metabolitów przy użyciu GC/TOF-MS przeprowadzono metoksymację i sililację w celu uzyskania pochodnych metabolitów. W celu metoksymacji do próbek metabolitów dodano 10 µl 40 mg/ml chlorowodorku metoksyaminy w pirydynie (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) i mieszaninę inkubowano w temperaturze 30°C przez 90 min. Do sililowania 50 μl of n-metyl-n-trimetylosililo-trifluoroacetamid (Fluka, Buchs, Szwajcaria) dodano do próbek metabolitów i mieszaninę inkubowano w 37°C przez 30 min.

W celu dokładnej analizy metabolitów przy użyciu GC/TOF-MS, kontrolę jakości przeprowadzano codziennie według tego samego protokołu przy użyciu identycznych odczynników i przyrządów analitycznych z dwiema próbkami ślepymi i czterema próbkami z krzywych kalibracyjnych składającymi się z 31 czystych związków odniesienia, takich jak alanina i pirogronian [22]. Mieszanina estrów metylowych kwasów tłuszczowych zawierająca formy metylowe C8, C9, C10, C12, C14, C16, C18, C20, C22, C24, C26, C28 i C30 została dodana do derywatyzowanej próbki jako markery wskaźnika retencji. Do identyfikacji i względnej oceny ilościowej metabolitów zastosowano Agilent 7890B GC (Agilent Technologies) w połączeniu z Pegasus HT-TOF MS (LECO, St. Joseph, MI). Próbki derywatyzowanego metabolitu (0,5 μl) wstrzykiwano do aparatu GC wyposażonego w kolumnę Rtx-5Sil MS (30 m długości, 0,25 mm średnicy wewnętrznej i 0,25 μm grubości filmu Restek, Bellefonte, PA) z dodatkową 10 m kolumną ochronną, w trybie splitless. Początkową temperaturę pieca ustawiono na 50°C przez 1 min, następnie podniesiono do 330°C z szybkością 20°C/min i utrzymywano przez 5 min. Widma masowe w zakresie 85–500 m/z zostały zarejestrowane przy szybkości akwizycji 10 widm/s. Temperatury źródła jonów i linii przesyłowej TOF-MS wynosiły odpowiednio 250°C i 280°C. Wstrzyknięta próbka została zjonizowana przez uderzenie elektronów przy 70 eV. W celu dokładnej analizy, derywatyzacja i analiza całego zestawu próbek zostały ukończone w ciągu jednego dnia.

Przetwarzanie danych i analizy statystyczne dla surowych danych GC/TOF-MS

Do wykrywania pików i dekonwolucji widm masowych do wstępnego przetwarzania surowych danych GC/TOF–MS zastosowano oprogramowanie LECO ChromaTOF (wersja C LECO, St. Joseph, MI). Wstępnie przetworzone dane były dalej przetwarzane przy użyciu własnego oprogramowania bibliotecznego, BinBase, do identyfikacji metabolitów przy użyciu biblioteki Fiehn i biblioteki NIST w oparciu o czas retencji i podobieństwa widm masowych [23, 24]. Piki wykazujące progi podobieństwa widma masowego powyżej 700 w porównaniu z autentycznymi wzorcami uznano za identyczne z ich autentycznymi wzorcami. Intensywności metabolitów podano jako szczytowe wysokości ich unikalnych natężeń jonów. Aby wyleczyć brakujące wartości, najniższą intensywność tła odjęto od intensywności kwantyfikowanego jonu w jego regionie czasu retencji ± 5 s przy użyciu oprogramowania MZmine [24]. Załadowano tabelę danych surowych (tabela S1). Intensywność zidentyfikowanych metabolitów znormalizowano objętością ekstraktu roślinnego. Znormalizowane dane wykorzystano w analizach statystycznych, stosując analizę dyskryminacyjną cząstkowych najmniejszych kwadratów (PLS-DA), hierarchiczną analizę skupień (HCA), T-test, Analiza wariancji (ANOVA) i MetaMapp. PLS-DA przeprowadzono przy użyciu oprogramowania SIMCA-P+ (wersja 12.0 Umetrics AB, Umea, Szwecja). Studenckie T-test i ANOVA przeprowadzono przy użyciu oprogramowania Statistica (wersja 7.1 StatSoft, Tulsa, OK). HCA przeprowadzono za pomocą aplikacji MultiExperiment Viewer [25]. MetaMapp wykonano za pomocą oprogramowania MetaMapp i Cytoscape [26].

Testy DPPH, tlenku azotu, IL-6 i TNF-α

W teście DPPH, 1,0 ml 0,2 mM roztworu DPPH dodano do 2 ml każdej próbki, mieszaninę worteksowano i inkubowano przez 30 min. Absorbancję mieszaniny mierzono przy 517 nm i obliczono procentową różnicę między absorbancjami przed i po inkubacji. Dla in vitro W testach z użyciem komórek RAW, 100 μl komórek RAW 264,7 (5 × 105 komórek/ml) w pożywce Eagle'a w modyfikacji Dulbecco (GE Healthcare, Chicago, IL) przeniesiono do 96-dołkowej płytki. Po 24 godzinach inkubacji pożywkę usunięto i do komórek dodano pożywkę bez surowicy zawierającą 1 mg/ml zmielonej próbki fermentowanych owoców i warzyw oraz 100 ng/ml lipopolisacharydów (LPS). Po inkubacji przez 24 h, 50 μl mieszaniny komórek i pożywki użyto do analizy poziomów NO, IL-6 i TNF-α przy użyciu zestawu do wykrywania NO (iNtRON Biotechnology, Seongnam, Korea Południowa), enzymu IL-6 -linked immunosorbent assay (ELISA) (Enzo, Farmingdale, NY) oraz zestaw TNF-α ELISA (Enzo). W przypadku kontroli pozytywnych i negatywnych zastosowano LPS lub kontrole ślepe.


Dyskusja

Bilans węgla i efektywność wzrostu

Warunki wzrostu mają silny wpływ na właściwą szybkość wzrostu (μ), skład makrocząsteczkowy biomasy (tj. zawartość rybosomów) i wielkość komórek drobnoustrojów [18, 19]. W tym badaniu zaobserwowano stopniową zmianę w kierunku wydajniejszego metabolizmu węgla wraz ze wzrostem μ dla L. lactis (Rysunek 1). Pierwsza zmiana w L. lactis metabolizm miał miejsce w μ 0,20 ± 0,02 h -1 , gdy plon biomasy (YXC) na zużyty węgiel zaczął wzrastać. Trzydziestoprocentowy wzrost wraz ze wzrostem μ od 0,10 do 0,60 h -1 osiągnięto poprzez zmniejszenie syntezy ubocznych produktów fermentacji (octan, mrówczan, etanol). Równocześnie ze wzrostem plonów biomasy obliczony bilans ATP wykazał zmniejszenie rozlewu energii. Postulowano, że większe rozlanie energii w warunkach niższych μ może być spowodowane większymi kosztami obrotu makrocząsteczkami i molekułami sensorycznymi, tworzeniem gradientów jonów w poprzek błony komórkowej itp [20]. Dressaire i in. [12] obliczyli szybkości degradacji białek i stwierdzili, że mediana okresów półtrwania białek wynosiła może 10-krotnie krócej w μ = 0,10 h -1 niż w μmaks. Ponieważ ATP jest zużywane podczas degradacji białka [21], ten wydatek niezwiązany ze wzrostem może stanowić wyższy odsetek całkowitej energii syntetyzowanej w warunkach niższych μ niż przy wyższych szybkościach wzrostu.

Metabolizm azotu

Wraz ze wzrostem właściwej szybkości wzrostu z 0,10 do 0,60 h -1 plon biomasy YXN wzrosła 1,5 raza, co pokazuje, że komórki efektywniej wykorzystywały azot do produkcji biomasy. Najważniejszym aminokwasem, który odgrywa rolę w obserwowanej redukcji marnowania azotu była arginina (zużycie argininy spadło z 1,5 do 0,5 mmol gdw -1 przy wzroście μ z 0,1 do 0,35 h -1 ). W całym badanym zakresie μ zużycie argininy było o 0,3 do 1,3 mmol gdw -1 wyższe niż zużyte na syntezę biomasy, a większość zużytej argininy została przekształcona w ornitynę (0,05 do 1,2 mmol gdw -1 ), zwłaszcza przy niższych właściwych szybkościach wzrostu, które wskazuje na ograniczenie energetyczne komórek. Jednak nie cała arginina pozostała z obliczonych wymagań do biosyntezy (0,1 do 0,25 mmol gdw -1 ) została przekształcona w ornitynę. Na podstawie sieci z adnotacjami L. lactis nie ma innej drogi spożycia ornityny niż droga prowadząca do syntezy glutaminianu (za pośrednictwem ArgCDJFG, która została zmniejszona wraz ze wzrostem właściwych wskaźników wzrostu, zwłaszcza po 0,4 h -1 ). Chociaż mechanizmy nadmiernej konsumpcji argininy oprócz produkcji ornityny nie są znane, korelacja między produkcją ornityny a syntezą glutaminianu wyniosła 0,99, co pokazuje, że syntezy te były najprawdopodobniej sprzężone. Wytwarzanie glutaminianu obserwowano również wcześniej, gdy w pożywce hodowlanej obecne były zarówno glutamina, jak i glutaminian [8, 22].

Strata azotu w wyniku metabolizmu glutaminy nie uległa zmniejszeniu podczas wzrostu specyficznego tempa wzrostu. Glutamina, najczęściej spożywany aminokwas (zużycie glutaminy pokrywa od 30 do 50% całkowitego zużytego azotu, odpowiednio w μ 0,10 i 0,60 h -1 ), służy do syntezy białek biomasy i jest donorem grup aminowych w purynach, pirymidyny i w szlakach produkcji aminocukru (wymagania glutaminy i glutaminianu dla reakcji transaminacji w syntezie aminocukru i nukleotydów wynosiły średnio 1,35 mmol gdw -1 ). Należy zauważyć, że syntetaza glutaminy (glnA) była wysoko wyrażona (mając wartości intensywności plamki matrycy do czterech razy wyższe od średnich wartości wszystkich genów) i wzrastała wraz ze wzrostem μ równolegle z wysokim spożyciem aminokwasu. Chociaż na podstawie naszych danych eksperymentalnych nie możemy spierać się o kierunek reakcji, można przypuszczać, że utrzymanie wysokich wewnątrzkomórkowych stężeń glutaminy w komórkach w wyniku intensywnych przepływów syntezy i konsumpcji może być konieczne do utrzymania transferu aminokwasów. skuteczne w grupie.

Trzecia co do wielkości część marnotrawstwa azotu mogła być związana ze spożyciem asparaginy, która zmniejszyła się z 1,4 do 1,1 mmol gdw -1 przy wzroście μ z 0,10 do 0,60 h -1 . Asparagina i asparaginian (który nie został skonsumowany, a zatem powinien być wytwarzany z asparaginy) są wymagane do syntezy nukleotydów (średnio 0,35 mmol gdw -1 ) i białek (średnio 0,4 mmol gdw -1 ). Wykazano, że do biosyntezy nie użyto 0,35 do 0,65 mmol gdw -1 asparaginy. Asparagina może być metabolizowana przez asparaginazę (ansB) - jednak jego ekspresja mieściła się w zakresie wartości progowych w macierzy mRNA i nie wykryto odpowiedniego białka. Zamiast tego wysoka ekspresja (wartości intensywności plamki tablicy do siedmiu razy wyższe niż średnie wartości wszystkich genów) syntetazy asparaginowej (asnB), którego ekspresja wzrastała nawet wraz ze wzrostem właściwej szybkości wzrostu. Podobnie jak w przypadku glutaminy można przypuszczać, że nadmierna konsumpcja asparaginy i wysoka ekspresja odpowiednich genów syntezy mogą być konieczne do utrzymania efektywnego transferu grupy aminowej. Energetyczny transport asparaginy w L. lactis jest znacznie bardziej wydajny niż asparaginian [23], ponadto asparagina jest prawdopodobnie preferencyjnie skierowana na produkcję asparaginianu [24, 25]. Nadmiar asparaginianu z kolei może być kierowany do pirogronianu przez AspB (ryc. 4).

Rolę innych aminokwasów (innych niż glutamina, arginina i asparaginian) w marnowaniu azotu można uznać za minimalną, ponieważ nadmierne zużycie (ilości większe niż niezbędne do produkcji biomasy) tych aminokwasów wynosiło poniżej 0,2 mmol gdw -1 (cysteina, seryna , treonina) lub 0,1 mmol gdw -1 (wszystkie inne niewymienione powyżej).

Porównanie omków

Dobrą korelację ze współczynnikiem Pearsona do 0,69 zaobserwowano między 600 zmierzonymi białkami i danymi dotyczącymi ekspresji genów (Rysunek 5). Ciekawe zjawisko zaobserwowano przy wartościach μ 0,52 ± 0,03 h -1 i 0,42 ± 0,02 h -1 w porównaniu z 0,10 h -1 : duża ilość genów podwyższonych na poziomie transkryptomu wykazywała tylko niewielką zmianę lub brak zmian na poziomie proteomu (Rysunek 5). Zdecydowana większość członków tej grupy była związana z podjednostkami rybosomalnymi (74% ze wszystkich wykrytych białek rybosomalnych), a także z niższą glikolizą (FbaA, GapB, Pgk, Eno) oraz transportem aminokwasów lub peptydów (BusAB, GlnPQ, GltPS, OptCD, PepCPX, PtnABD, PtsHI). Regulacja w górę na poziomie transkryptomu i brak znaczących zmian na poziomie proteomu podczas beztlenowego wzrostu L. lactis w dolnej części glikolizy również zauważono wcześniej [11, 12]. Pomimo stosunkowo dobrej korelacji danych transkryptomicznych i proteomicznych, kilka ważnych regulacji zaobserwowano jedynie na poziomie transkryptomu. Uzyskane dane wskazały na znaczenie uwzględnienia możliwości regulacji allosterycznej oraz przeprowadzenia pomiarów fluxomu oprócz transkryptomu i proteomu dla pełnego scharakteryzowania regulacji szlaków metabolicznych.

L. lactis korelacja transkryptomu i proteomu przy różnych właściwych szybkościach wzrostu. Wartość „R” na wykresie reprezentuje współczynnik Pearsona. Sześćset białek o odchyleniu standardowym mniejszym niż 30% i odpowiadających im genów zaznaczono na wykresie.

Skanując cały zakres określonych szybkości wzrostu za pomocą eksperymentów A-stat, możliwe jest ciągłe monitorowanie metabolizmu w stanie stacjonarnym za pomocą czujników on-line lub często zbieranych próbek do analiz w trybie on-line. Powtarzalność cech wzrostu w A-stat porównano z chemostatem przy μ 0,45 h -1 . Całe zmierzone zużycie substratu i wydajności tworzenia produktu (w tym aminokwasy) pozostawały we wspomnianych zakresach odchylenia standardowego, co wskazuje na zgodność danych stanu quasi-stacjonarnego i stanu ustalonego (dodatkowy plik 2, tabela S2). Ostatnio przeprowadzono podobne porównania na globalnym poziomie transkryptomu z: E coli uzyskanie bardzo dobrej korelacji ze współczynnikiem Pearsona do 0,96 [26]. W obu badaniach wykazano, że technika hodowli A-stat pozwala na precyzyjne monitorowanie sekwencji punktów przełączania metabolicznego.


D-aminokwasy w układzie nerwowym i hormonalnym

Aminokwasy są ważnymi składnikami peptydów i białek i działają jako przekaźniki sygnału. Tylko L-aminokwasy zostały uznane za niezbędne u ssaków, w tym ludzi. Jednak u ssaków występują różne D-aminokwasy, takie jak D-seryna, D-asparaginian, D-alanina i D-cysteina. Stopniowo ujawnia się fizjologiczna rola tych D-aminokwasów nie tylko w układzie nerwowym, ale także w układzie hormonalnym. Receptory N-metylo-D-asparaginianu (NMDA) są związane z uczeniem się i pamięcią. D-seryna, D-asparaginian i D-alanina mogą wiązać się z receptorami NMDA. h2S generowany z D-cysteiny redukuje wiązania dwusiarczkowe w receptorach i wzmacnia ich aktywność. Nieprawidłowa aktywność receptora jest związana z chorobami ośrodkowego układu nerwowego (OUN), takimi jak choroba Alzheimera, stwardnienie zanikowe boczne i schizofrenia. Ponadto D-aminokwasy są wykrywane w częściach układu hormonalnego, takich jak szyszynka, podwzgórze, przysadka mózgowa, trzustka, nadnercza i jądra. D-asparaginian jest badany pod kątem regulacji uwalniania hormonów z różnych narządów dokrewnych. Tutaj skupiliśmy się na najnowszych odkryciach dotyczących syntezy i funkcji fizjologicznych D-aminokwasów w układzie nerwowym i hormonalnym.

1. Wstęp

Aminokwasy są ważne nie tylko jako niezbędne składniki budulcowe peptydów i białek, ale także jako regulatory biochemiczne, takie jak neuroprzekaźniki [1–4] i regulatory autofagii [5–8]. D-Aminokwasy są enancjomerami L-aminokwasów i przez długi czas uważano je za nieobecne i nienaturalne aminokwasy u ssaków. Jednak niedawny rozwój czułych metod analitycznych wyjaśnił obecność D-aminokwasów, takich jak D-seryna, D-asparaginian i D-alanina, u ssaków [9–11]. Ponadto badania nad enzymami, które syntetyzują lub metabolizują D-aminokwasy, wyjaśniły również lokalizację i funkcje D-aminokwasów w układzie nerwowym i hormonalnym oraz wykazały, że synteza i metabolizm D-aminokwasów są regulowane fizjologicznie [12–15]. . Tutaj skupiliśmy się na ostatnich postępach w zrozumieniu syntezy, metabolizmu i fizjologicznych ról D-aminokwasów w układzie nerwowym i hormonalnym.

2. D-Seryna

Znaczne poziomy D-seryny stwierdzono w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN) gryzoni i ludzi. Regionami obfitującymi w D-serynę w OUN były kora mózgowa, hipokamp i prążkowie. Dodatkowo D-seryna jest również wykrywalna w innych regionach, takich jak śródmózgowie, móżdżek i rdzeń kręgowy gryzoni i ludzi [16–19]. Pozakomórkowe poziomy D-seryny w przyśrodkowej korze przedczołowej i prążkowiu szczurów stanowią około 20% całkowitego poziomu seryny [20]. D-Seryna jest biosyntetyzowana przez racemazę serynową (SR) w OUN gryzoni i ludzi [21–23]. Ponadto poziom D-seryny w OUN jest znacznie obniżony w Sr myszy nokautowe [24, 25].

Wykazano, że SR lokalizuje się w astrocytach, a także neuronach, a D-seryna jest uwalniana z obu [22, 23, 26–29]. Ponadto D-seryna w neuronach jest generowana z L-seryny dostarczanej z astrocytów [27]. Model wahadłowy D-seryny opisuje optymalną aktywność receptora N-metylo-D-asparaginianu (NMDA) za pośrednictwem D-seryny, proponując transport D-seryny między neuronami a astrocytami [30, 31]. Ten model wahadłowca D-serine jest następujący. Astrocyty pobierają glukozę z naczyń krwionośnych za pośrednictwem transportera glukozy 1, a następnie dehydrogenazy 3-fosfoglicerynianowej (Phgdh), która jest zlokalizowana głównie w astrocytach i przekształca glukozę w L-serynę. L-seryna jest eksportowana z astrocytów i importowana do neuronów przez transportery alanina/seryna/cysteina/treonina (ASCT). W neuronie L-seryna jest przekształcana przez SR w D-serynę.D-seryna jest uwalniana z neuronów poprzez transporter alanina-seryna-cysteina-1 (Asc-1) lub innymi szlakami do synapsy, gdzie może regulować aktywność receptora NMDA. Uwolniona D-seryna może być również importowana do astrocytów poprzez ASCT. Zdolność SR do racemizacji L-seryny do D-seryny jest pozytywnie regulowana przez pirydoksalo-5′-fosforan (PLP), kationy dwuwartościowe i ATP [22, 32, 33]. Z drugiej strony aktywność SR jest hamowana przez jego translokację z cytozolu do błon zawierających 4,5-bisfosforan fosfatydyloinozytolu (PIP2), takich jak retikulum jądrowe, retikulum endoplazmatyczne (ER) i błony plazmatyczne [34–37]. SR jest również regulowany przez interakcje z innymi białkami (ryc. 1). Stwierdzono, że białko oddziałujące z receptorem glutaminianu 1 (GRIP1) [38] i białko oddziałujące z kinazą C (PICK1) [39, 40] aktywuje SR poprzez oddziaływanie z nim w astrocytach gryzoni. GRIP1 wiąże się z αreceptor kwasu amino-3-hydroksy-5-metyloizoksazolo-4-propionowego (AMPA) i jest uwalniany po stymulacji L-glutaminianem. Uwolniony GRIP1 wiąże się i aktywuje SR [38]. Stwierdzono, że za interakcję z SR odpowiada domena gęstości postsynaptycznej 95 (PSD95)/Discs large/ZO-1 (PDZ) w regionie C-końcowym GRIP1 [38, 41]. PICK1 ma domenę PDZ, która wiąże się z SR [39] oraz domenę Bin/amfifizyna/Rvs (BAR), która oddziałuje z błonami [42]. PICK1 wiąże się z wytwarzającym erytropoetynę receptorem wątrobowokomórkowym (Eph)B3 lub EphA4 w astrocytach. Po tym, jak efrynaB3 ulegająca ekspresji na neuronach postsynaptycznych zwiąże się z receptorem EphB3 lub EphA4, PICK1 jest uwalniany do cytozolu. Wzmocnienie związku między uwolnionym PICK1 i SR zwiększa syntezę D-seryny w astrocytach myszy [40]. Stargazin i F-box only protein 22 (FBXO22) również regulują aktywność SR poprzez wpływ na subkomórkową lokalizację SR. Stargazin tworzy kompleks ze spoczynkowym receptorem AMPA, PSD-95 i SR, hamując aktywność SR poprzez promowanie lokalizacji błony w neuronach myszy. Po aktywacji receptora AMPA SR jest uwalniane z stargazyny i błony komórkowej, prowadząc do aktywacji SR [43]. FBXO22 wiąże i aktywuje SR, zapobiegając jego wiązaniu z błoną ER w neuronach i astrocytach szczurów. FBXO22 może blokować region SR wiążący lipidy [35].

D-seryna jest katalizowana przez SR i oksydazę D-aminokwasową (DAO). SR ma α,β-działania eliminacyjne i racemizacyjne. SR przekształca zarówno D-serynę, jak i L-serynę w celu wytworzenia pirogronianu i amoniaku poprzez usunięcie wody z tych aminokwasów przez α,β-eliminacja [44]. Dlatego SR może regulować fizjologiczny poziom D-seryny poprzez aktywność racemizacji w celu syntezy D-seryny i przez α,β-działanie eliminacyjne w celu degradacji D-seryny. DAO to flawoproteina, która przekształca D-serynę w odpowiedni alfa ketokwas, nadtlenek wodoru i amoniak [11].

Stwierdzono, że dystrybucja D-seryny w OUN jest podobna do dystrybucji receptorów NMDA, które są jonotropowymi receptorami glutaminianu (iGluRs) [18, 45], a aktywacja receptorów NMDA wymaga wiązania zarówno glutaminianu, jak i D-seryny. lub glicyna. Aktywowane receptory NMDA indukują przepływ Ca 2+, prowadząc do regulacji długotrwałego wzmocnienia (LTP) i długotrwałej depresji (LTD) w różnych obszarach OUN. Tak więc regulacja receptorów NMDA jest silnie związana z czynnościami synaptycznymi, uczeniem się i pamięcią [46–49].

Receptor NMDA składa się głównie z dwóch podjednostek GluN1 i dwóch podjednostek GluN2 tych samych lub różnych podjednostek GluN2. Glutaminian wiąże się z GluN2, natomiast D-seryna lub glicyna wiąże się z GluN1 [50–52]. Chociaż D-seryna lub glicyna mogą działać jako koagonista dla receptorów NMDA [46], obniżenie poziomu D-seryny zmniejsza aktywność receptora NMDA, a dodanie D-seryny odwraca tę dezaktywację, prowadząc do LTP [46, 53]. Ponadto D-seryna indukuje LTP, a degradacja D-seryny przez DAO prowadzi do tłumienia tej indukcji [49]. Dlatego D-seryna odgrywa ważną rolę w regulacji aktywności synaptycznej, uczenia się i pamięci poprzez regulację aktywacji receptorów NMDA. Zgłaszano jednak neurotoksyczne działanie D-seryny. W porównaniu z myszami typu dzikiego obniżony poziom D-seryny u dorosłych Sr myszy z nokautem zmniejszyły za pośrednictwem receptora NMDA i β-skrobiowaty1–42neurotoksyczność indukowana [24]. Ponadto podwyższony poziom D-seryny u dorosłych Dao myszy knockout powodowały degenerację neuronów ruchowych [54]. Nieprawidłowe poziomy D-seryny są związane z chorobami spowodowanymi nieprawidłową aktywnością receptora NMDA. Stwierdzono, że poziom D-seryny w płynie mózgowo-rdzeniowym (CSF) pacjentów z chorobą Alzheimera jest wyższy niż u osób zdrowych [55, 56]. Ponadto neurotoksyczność indukowana przez beta-amyloid jest tłumiona w Sr myszy knockout, które wykazały 90% spadek poziomu D-seryny w mózgu [24]. Schizofrenia wiąże się z niedoczynnością receptorów NMDA [57]. Obniżony poziom D-seryny powodował niedoczynność receptorów NMDA, co prowadzi do objawów podobnych do schizofrenii [25, 58]. Ponadto podawanie D-seryny łagodzi objawy pozytywne, negatywne i poznawcze u pacjentów ze schizofrenią [59]. Stwardnienie zanikowe boczne (ALS) jest związane ze zwiększonym poziomem D-seryny [60, 61]. Dlatego kontrolowanie poziomu D-seryny może być jednym z celów terapeutycznych tych chorób.

Z drugiej strony D-seryna wiąże się z δReceptor glutaminianu typu 2 (GluD2), który jest iGluR i napędza redukcję receptorów AMPA w komórkach Purkinjego w móżdżku przez endocytozę. Powoduje to promocję cerebellar LTD. Ponadto wiązanie D-seryny z GluD2 prowadzi do nabywania u myszy uczenia się motorycznego [62]. Ostatnio doniesiono, że zależny od wieku wzrost aktywności karboksylazy pirogronianowej w komórkach glejowych powoduje spadek poziomu D-seryny, co prowadzi do związanego z wiekiem upośledzenia pamięci u much [63]. Karboksylaza pirogronianowa wytwarza kwas szczawiooctowy, który można przekształcić w kwas asparaginowy. Zarówno kwas szczawiooctowy, jak i kwas asparaginowy mogą hamować SR, powodując spadek poziomu D-seryny [64].

D-serynę znaleziono również w narządach dokrewnych, takich jak nadnercza i przysadka mózgowa, trzustka i jądra szczurów [65, 66]. Jednak poziomy D-seryny w układzie hormonalnym są znacznie niższe niż w OUN, a fizjologiczna rola D-seryny w układach hormonalnych pozostaje niejasna.

3. D-asparaginian

D-asparaginian występuje w OUN gryzoni i ludzi [16, 19, 67–72] oraz w narządach dokrewnych, w tym w szyszynce [69, 72, 73], przysadce mózgowej [68, 69, 71, 72 , 74], trzustka [66], nadnercza [19, 67, 72, 74, 75] oraz jądra szczurów [74, 76]. D-asparaginian aktywuje receptory NMDA poprzez wiązanie z miejscem agonistycznym podjednostek GluN2 (2A–D) [77–79], a także może aktywować metabotropowy receptor glutaminianowy 5 (mGlu5) [80]. Chociaż enzym wytwarzający D-asparaginian nie został jeszcze zidentyfikowany [81–83], wytwarzanie D-asparaginianu może zależeć od PLP [67].

Z drugiej strony wykazano, że D-asparaginian jest rozkładany do szczawiooctanu, nadtlenku wodoru i amonu przez peroksysomalną oksydazę D-asparaginianową flawoproteiny (DDO) [84–86]. Chociaż D-asparaginian występuje obficie w mózgach gryzoni i ludzi podczas rozwoju, poziomy D-asparaginianu są skrajnie obniżone w stadiach poporodowych i ta redukcja utrzymuje się przez całe dorosłe życie [16, 67, 68, 71, 87, 88]. Natomiast aktywność DDO i jej mRNA są wyjątkowo niskie w stadiach poporodowych i wzrastają po urodzeniu u gryzoni [88, 89]. Ponadto wykazano, że poziomy D-asparaginianu były znacząco podwyższone w OUN Ddo myszy z nokautem [88, 90–93]. Ponadto D-asparaginian znajduje się wyłącznie w neuronach szczurów [67]. Poprawę pamięci przestrzennej wykazano w: Ddo myszy nokautowe [77, 78]. Ponadto myszy leczone D-asparaginianem i Ddo myszy knockout wykazały wzmocnienie LTP [77–79] oraz wzrost długości dendrytów i gęstości kręgosłupa w neuronach w korze przedczołowej i hipokampie [94]. W związku z tym znaczny wzrost poziomu D-asparaginianu, wzmocnienie LTP oraz wzrost długości dendrytów i gęstości kręgosłupa neuronów u dorosłych Ddo Nokautujące myszy wskazują, że D-asparaginian może również powstawać i funkcjonować w OUN w wieku dorosłym. Jednak utrzymujący się wzrost poziomu D-asparaginianu u dorosłych Ddo myszy knockout mają działanie neurotoksyczne, takie jak aktywacja kaspazy-3 i apoptoza w neuronach [88]. Wyrażenie Ddo mRNA w mózgach pośmiertnych pacjentów ze schizofrenią było istotnie wyższe niż u osób kontrolnych [95]. Ponadto doniesiono, że poziomy D-asparaginianu były istotnie obniżone w mózgach pacjentów ze schizofrenią pośmiertnie w porównaniu z mózgami osób z grupy kontrolnej [96]. Ddo Myszy z nokautem wykazują zmniejszone zachowania podobne do schizofrenii indukowane przez fencyklidynę, takie jak nadpobudliwość ruchowa i hamowanie przedimpulsowe [95]. Wyniki te wskazują, że nieprawidłowy poziom D-asparaginianu może być związany ze schizofrenią.

W układzie hormonalnym D-asparaginian kontroluje syntezę i uwalnianie hormonów. D-asparaginian hamuje syntezę melatoniny w szyszynce szczura [97], a także zmniejsza uwalnianie melatoniny z hodowanych szczurzych pinealocytów [98]. W podwzgórzu szczurów D-asparaginian indukuje ekspresję genów oksytocyny i wazopresyny [99] i może zwiększać uwalnianie hormonu uwalniającego gonadotropiny [100]. D-asparaginian indukuje również uwalnianie prolaktyny [101], hormonu wzrostu i hormonu luteinizującego [100, 102] z przedniego płata przysadki mózgowej szczura. Natomiast wzrost poziomu D-asparaginianu wiąże się ze znacznym spadkiem proopiomelanokortyny i α-hormon stymulujący melanocyty w płacie pośrednim myszy [93]. W jądrach szczurów D-asparaginian indukuje syntezę i uwalnianie testosteronu [102–104]. W jądrach szczurów wykazano podwyższoną i obniżoną ekspresję receptorów estrogenowych po podaniu D-asparaginianu [104]. Ponadto doustne przyjmowanie D-asparaginianu indukuje uwalnianie testosteronu w ludzkiej surowicy [102] oraz poprawia liczbę i ruchliwość plemników u ludzi [105]. Dlatego oczekuje się, że D-asparaginian może być kandydatem do leczenia niepłodności.

4. Inne D-aminokwasy

Różne D-aminokwasy inne niż D-seryna i D-asparaginian również znaleziono w układzie nerwowym i hormonalnym.

D-alaninę wykrywa się w mózgu, przysadce mózgowej, trzustce, nadnerczach i jądrach gryzoni [106]. Ponadto jest również wykrywany w ludzkim mózgu [107]. Większość D-alaniny u gryzoni pochodzi z bakterii jelitowych [108, 109]. D-Alanina jest metabolizowana przez DAO [11], a poziom D-alaniny u gryzoni zależy od rytmu dobowego [9, 110]. Ponadto doniesiono, że D-alanina wiąże się z receptorem NMDA i łagodzi objawy pacjentów ze schizofrenią [111].

Stwierdzono, że D-cysteina jest jednym ze źródeł H2S w mózgu (ryc. 2). D-Cysteina jest prawdopodobnie przynajmniej częściowo wchłaniana z pożywienia, chociaż źródło D-cysteiny w organizmie nie zostało do tej pory wyjaśnione [112]. W OUN D-cysteina jest degradowana przez DAO z wytworzeniem 3-merkaptopirogronianu (3MP). 3MP jest następnie katalizowany przez siarkotransferazę 3-merkaptopirogronianową (3MST) w celu wytworzenia H2S [113]. 3MST znajduje się w synaptosomach i neuronach mózgu myszy [114]. Ponadto polisiarczki wodoru (H2

–5) znajdują się w mózgu myszy i są również generowane przez 3MST z 3MP [115]. h2S wzmaga aktywność receptorów NMDA poprzez redukcję wiązań dwusiarczkowych w receptorach NMDA i indukuje LTP u szczurów [116, 117]. Natomiast H2 aktywuje kanały przejściowego potencjału receptorowego (TRP) A1 w astrocytach gryzoni i indukuje przepływ Ca 2+ [118]. Aktywacja kanałów TRPA1 prowadzi do uwalniania D-seryny z astrocytów gryzoni i wzmacnia LTP zależne od receptora NMDA [119]. Ponadto Parkin jest jednym z kluczowych czynników choroby Parkinsona [7], a H2S wzmaga aktywność Parkin i prowadzi do działania ochronnego przed chorobą Parkinsona [120]. W układzie hormonalnym H2S hamuje indukowane glukozą uwalnianie insuliny z trzustki β komórki [121].

–5) są również generowane przez 3MST z 3MP. h2S redukuje wiązania dwusiarczkowe w receptorze NMDA i zwiększa aktywność receptora NMDA. h2

aktywuje również kanał A1 potencjału receptora przejściowego (TRP). Aktywowany kanał TRPA1 indukuje napływ Ca 2+, co prowadzi do uwalniania D-seryny w astrocytach, a D-seryna następnie aktywuje receptor NMDA.

D-leucyna i D-prolina znajdują się w mózgu oraz szyszynce i przysadce mózgowej gryzoni [122, 123]. D-glutaminian znajduje się w mózgu gryzonia [70, 124]. Jednak szczegółowe role fizjologiczne tych aminokwasów pozostają niejasne.

5. Wnioski

Uważa się, że u ssaków, w tym u ludzi, wykorzystywane są tylko L-aminokwasy. Jednak ze względu na niedawny rozwój czułych i selektywnych metod analitycznych do wykrywania chiralnych aminokwasów [125], w tkankach ssaków znaleziono różne D-aminokwasy. Fizjologiczne funkcje tych D-aminokwasów są stopniowo wyjaśniane. Wykazano, że D-aminokwasy, takie jak D-seryna, D-asparaginian, D-alanina i D-cysteina, odgrywają ważną rolę w układzie nerwowym i hormonalnym. Dlatego bardzo ważne jest dalsze badanie mechanizmów syntezy i metabolizmu oraz funkcji fizjologicznych D-aminokwasów. Badania te dostarczą nowych strategii terapeutycznych i diagnostycznych dotyczących chorób związanych z układem nerwowym i hormonalnym.

Konkurujące interesy

Autorzy deklarują brak sprzecznych interesów.

Bibliografia

  1. JW McDonald i M.V. Johnston, „Fizjologiczne i patofizjologiczne role aminokwasów pobudzających w rozwoju ośrodkowego układu nerwowego” Recenzje badań mózgu, Tom. 15, nie. 1, s. 41–70, 1990. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  2. BS Meldrum, „Glutaminian jako neuroprzekaźnik w mózgu: przegląd fizjologii i patologii” Dziennik Żywienia, Tom. 130, nie. 4, s. 1007S–1015S, 2000. Zobacz: Google Scholar
  3. MJ Niciu, B. Kelmendi i G. Sanacora, „Przegląd neuroprzekaźnictwa glutaminergicznego w układzie nerwowym” Farmakologia Biochemia i zachowanie, Tom. 100, nie. 4, s. 656–664, 2012. Zobacz na: Witryna wydawcy | Google Scholar
  4. V. Parpura i A. Verkhratsky, „Astroglejowe receptory przekaźnikowe oparte na aminokwasach”, Aminokwasy, Tom. 44, nie. 4, s. 1151–1158, 2013. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  5. A. Efeyan, W.C. Comb i D.M. Sabatini, „Mechanizmy i ścieżki wykrywania składników odżywczych” Natura, Tom. 517, nr. 7534, s. 302-310, 2015. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  6. L. Galluzzi, F. Pietrocola, B. Levine i G. Kroemer, „Metaboliczna kontrola autofagii”, Komórka, Tom. 159, nie. 6, s. 1263–1276, 2014. Zobacz: Strona wydawcy | Google Scholar
  7. Y. Kiriyama i H. Nochi, „Funkcja autofagii w chorobach neurodegeneracyjnych”, Międzynarodowy Dziennik Nauk Molekularnych, Tom. 16, nie. 11, s. 26797–26812, 2015. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  8. V. Sica, L. Galluzzi, JM Bravo-San Pedro, V. Izzo, MC Maiuri i G. Kroemer, „Organelle-specyficzne inicjowanie autofagii”, Komórka molekularna, Tom. 59, nie. 4, s. 522–539, 2015. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  9. A. Morikawa, K. Hamase i K. Zaitsu, „Oznaczanie D-alaniny w ośrodkowym układzie nerwowym i na obrzeżach szczura za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej z przełączaniem kolumn” Biochemia analityczna, Tom. 312, nie. 1, s. 66–72, 2003. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  10. I. Rodríguez-Crespo, „D-Aminokwasy w mózgu: racemasy aminokwasów zależne od fosforanu pirydoksalu i fizjologia D-seryny” Dziennik FEBS, Tom. 275, nie. 14, s. 3513, 2008. Wyświetl w: Witryna wydawcy | Google Scholar
  11. M. Yamanaka, Y. Miyoshi, H. Ohide, K. Hamase i R. Konno, „D-aminokwasy w mózgu i zmutowane gryzonie pozbawione aktywności oksydazy D-aminokwasowej” Aminokwasy, Tom. 43, nie. 5, s. 1811–1821, 2012. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  12. J.-M. Billard, „Racemaza serynowa jako główny cel dla deficytów pamięci związanych z wiekiem” European Journal of Neuroscience, Tom. 37, nie. 12, s. 1931–1938, 2013. Zobacz: Strona wydawcy | Google Scholar
  13. F. Errico, F. Napolitano, R. Nisticò i A. Usiello, „Nowe spojrzenie na rolę wolnego D-asparaginianu w mózgu ssaków” Aminokwasy, Tom. 43, nie. 5, s. 1861–1871, 2012. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  14. M. Martineau, V. Parpura i J.-P. Mothet, „Specyficzne mechanizmy komórkowe wychwytywania i uwalniania D-seryny w mózgu” Granice w neuronauce synaptycznej, Tom. 6, artykuł 12, 2014. Wyświetl pod adresem: Witryna wydawcy | Google Scholar
  15. S. Sacchi, „Metabolizm D-seryny: nowe spojrzenie na modulację aktywności oksydazy d-aminokwasowej” Transakcje Towarzystwa Biochemicznego, Tom. 41, nie. 6, s. 1551–1556, 2013. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  16. A. Hashimoto, S. Kumashiro, T.Nishikawa i wsp., „Rozwój embrionalny i zmiany poporodowe wolnego D-asparaginianu i D-seryny w korze przedczołowej człowieka” Czasopismo Neurochemii, Tom. 61, nie. 1, s. 348–351, 1993. Zobacz w: Witryna wydawcy | Google Scholar
  17. A. Hashimoto, T. Nishikawa, T. Hayashi i wsp., „Obecność wolnej D-seryny w mózgu szczura” Listy FEBS, Tom. 296, nr. 1, s. 33–36, 1992. Zobacz na: Witryna wydawcy | Google Scholar
  18. A. Hashimoto, T. Nishikawa, T. Oka i K. Takahashi, „Endogenna D-seryna w mózgu szczura: dystrybucja i starzenie się związane z receptorem N-metylo-D-asparaginianu” Czasopismo Neurochemii, Tom. 60, nie. 2, s. 783–786, 1993. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  19. A. Hashimoto, T. Oka i T. Nishikawa, „Rozmieszczenie anatomiczne i zmiany poporodowe w endogennym wolnym D-asparaginianu i D-serynie w mózgu i na obrzeżach szczura” European Journal of Neuroscience, Tom. 7, nie. 8, s. 1657–1663, 1995. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  20. A. Hashimoto, T. Oka i T. Nishikawa, „Pozakomórkowe stężenie endogennej wolnej D-seryny w mózgu szczura, jak ujawniono za pomocą mikrodializy in vivo” Neuronauka, Tom. 66, nie. 3, s. 635–643, 1995. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  21. J. De Miranda, A. Santoro, S. Engelender i H. Wolosker, „Ludzkie racemazy seryny: klonowanie molekularne, organizacja genomu i analiza funkcjonalna” Gen, Tom. 256, nie. 1-2, s. 183–188, 2000. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  22. H. Wolosker, S. Blackshaw i SH Snyder, „Racemaza serynowa: glejowy enzym syntetyzujący D-serynę w celu regulacji neurotransmisji glutaminianu-N-metylo-D-asparaginianu” Materiały Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych Ameryki, Tom. 96, nie. 23, s. 13409–13414, 1999. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  23. H. Wolosker, KN Sheth, M. Takahashi i in., „Oczyszczanie racemazy seryny: biosynteza neuromodulatora D-seryny”, Materiały Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych Ameryki, Tom. 96, nie. 2, s. 721–725, 1999. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  24. R. Inoue, K. Hashimoto, T. Harai i H. Mori, „NMDA- i β-skrobiowaty1-42indukowana neurotoksyczność jest osłabiona u myszy z nokautem racemazy seryny.” Dziennik Neuronauki, Tom. 28, nie. 53, s. 14486–14491, 2008. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  25. V. Labrie, R. Fukumura, A. Rastogi i wsp., „Racemaza serynowa jest związana z podatnością na schizofrenię u ludzi i w modelu mysim”, Genetyka molekularna człowieka, Tom. 18, nie. 17, s. 3227–3243, 2009. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  26. M. A. Benneyworth, Y. Li, AC Basu, V. Y. Bolshakov i J. T. Coyle, „Selekcyjne komórkowe warunkowe zerowe mutacje racemazy seryny wykazują dominującą lokalizację w korowych neuronach glutaminergicznych” Neurobiologia komórkowa i molekularna, Tom. 32, nie. 4, s. 613–624, 2012. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  27. JT Ehmsen, TM Ma, H. Sason i wsp., „D-seryna w gleju i neuronach pochodzi z dehydrogenazy 3-fosfoglicerynianowej” Dziennik Neuronauki, Tom. 33, nie. 30, s. 12464–12469, 2013. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  28. E. Kartvelishvily, M. Shleper, L. Balan, E. Dumin i H. Wolosker, „Uwalnianie D-seryny pochodzenia neuronowego zapewnia nowy sposób aktywacji receptorów N-metylo-D-asparaginianu” Czasopismo Chemii Biologicznej, Tom. 281, nr. 20, s. 14151–14162, 2006. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  29. K. Miya, R. Inoue, Y. Takata i in., „Racemaza serynowa jest głównie zlokalizowana w neuronach w mózgu myszy” Czasopismo Neurologii Porównawczej, Tom. 510, nr. 6, s. 641–654, 2008. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  30. M.R. Van-Horn, M. Sild i E.S. Ruthazer, „D-seryna jako glioprzekaźnik i jej rola w rozwoju i chorobie mózgu” Granice w neuronauce komórkowej, Tom. 7, nie. 39, 2013. Zobacz na: Witryna wydawcy | Google Scholar
  31. H. Wolosker i I. Radziszewski, „Transfer serynowy między glejem a neuronami: implikacje dla neuroprzekaźnictwa i neurodegeneracji” Transakcje Towarzystwa Biochemicznego, Tom. 41, nie. 6, s. 1546–1550, 2013. Zobacz: Strona wydawcy | Google Scholar
  32. J. De Miranda, R. Panizzutti, VN Foltyn i H. Wolosker, „Kofaktory racemazy seryny, które fizjologicznie stymulują syntezę koagonisty receptora N-metylo-D-asparaginianu (NMDA), D-seryny”, Materiały Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych Ameryki, Tom. 99, nie. 22, s. 14542–14547, 2002. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  33. A. Neidle i D.S. Dunlop, „Allosteryczna regulacja racemazy seryny mózgu myszy” Badania neurochemiczne, Tom. 27, nie. 12, s. 1719–1724, 2002. Zobacz: Strona wydawcy | Google Scholar
  34. L. Balan, V. N. Foltyn, M. Zehl i in., „Sprzężenie zwrotne inaktywacji syntezy D-seryny przez wywołaną przez receptor NMDA translokację racemazy serynowej do błony”, Materiały Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych Ameryki, Tom. 106, nie. 18, s. 7589–7594, 2009. Zobacz na: Witryna wydawcy | Google Scholar
  35. E. Dikopoltsev, V. N. Foltyn, M. Zehl i wsp., „Białko FBXO22 jest wymagane do optymalnej syntezy D-seryny, koagonisty receptora N-metylo-D-asparaginianu (NMDA)”, Czasopismo Chemii Biologicznej, Tom. 289, nie. 49, s. 33904–33915, 2014. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  36. G. Kolodney, E. Dumin, H. Safory i wsp., „Jądrowa kompartmentalizacja racemazy seryny reguluje produkcję d-seryny: implikacje dla aktywacji receptora n-metylo-d-asparaginianu (NMDA)”, Czasopismo Chemii Biologicznej, Tom. 290, nie. 52, s. 31037–31050, 2015. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  37. A.K. Mustafa, DB Van Rossum, RL Patterson i wsp., "Regulacja glutaminergiczna racemaz serynowych poprzez odwrócenie hamowania PIP2", Materiały Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych Ameryki, Tom. 106, nie. 8, s. 2921–2926, 2009. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  38. P. M. Kim, H. Aizawa, PS Kim i in., „Racemaza serynowa: aktywacja przez neurotransmisję glutaminianu za pośrednictwem białka oddziałującego z receptorem glutaminianu i pośredniczenie w migracji neuronów” Materiały Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych Ameryki, Tom. 102, nie. 6, s. 2105–2110, 2005. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  39. K. Fujii, K. Maeda, T. Hikida i in., „Racemaza serynowa wiąże się z PICK1: potencjalne znaczenie dla schizofrenii”, Psychiatria molekularna, Tom. 11, nie. 2, s. 150–157, 2006. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  40. Z. Zhuang, B. Yang, MH Theus i in., „EphrinBs regulują syntezę i uwalnianie D-seryny w astrocytach”, Dziennik Neuronauki, Tom. 30, nie. 47, s. 16015–16024, 2010. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  41. F. Baumgart, J.M. Mancheño i I. Rodríguez-Crespo, „Wgląd w aktywację racemazy seryny w mózgu przez białko oddziałujące z receptorem glutaminianu z wieloma domenami PDZ, dwuwartościowe kationy i ATP” Dziennik FEBS, Tom. 274, nie. 17, s. 4561–4571, 2007. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  42. Y. Li, N. Zhang, Y. Wang, Y. Shen i Y. Wang, „Wiele twarzy białka oddziałującego z kinazą C 1 (PICK1): struktura, funkcja i choroby” Neurochemia Międzynarodowa, Tom. 98, s. 115–121, 2016. Zobacz: Strona wydawcy | Google Scholar
  43. TM Ma, B.D. Paul, C. Fu i in., „Racemaza serynowa regulowana przez wiązanie ze stargazin i PSD-95: potencjalny N-metylo-D-asparaginian-αkwas -amino-3-hydroksy-5-metylo-4-izoksazolepropionowy (NMDA-AMPA) glutaminian neuroprzekaźniczy cross-talk” Czasopismo Chemii Biologicznej, Tom. 289, nie. 43, s. 29631–29641, 2014. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  44. V. N. Foltyn, I. Bendikov, J. De Miranda i in., „Racemaza serynowa moduluje wewnątrzkomórkowe poziomy D-seryny poprzez α,β-działalność eliminacyjna” Czasopismo Chemii Biologicznej, Tom. 280, nie. 3, s. 1754–1763, 2005. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  45. MJ Schell, RO Brady Jr., ME Molliver i SH Snyder, „D-seryna jako neuromodulator: regionalne i rozwojowe lokalizacje w gleju mózgu szczura przypominają receptory NMDA” Dziennik Neuronauki, Tom. 17, nie. 5, s. 1604–1615, 1997. Zobacz na: Google Scholar
  46. J.-P. Mothet, M. Le Bail i J.-M. Billard, „Profilowanie czasowo-przestrzenne funkcji koagonistów receptora NMDA”, Czasopismo Neurochemii, Tom. 135, nie. 2, s. 210–225, 2015. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  47. A. Panatier, DT Theodosis, J.-P. Mothet i wsp., „D-seryna pochodząca z komórek glejowych kontroluje aktywność receptora NMDA i pamięć synaptyczną” Komórka, Tom. 125, nie. 4, s. 775–784, 2006. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  48. T. Papouin, L. Ladépຬhe, J. Ruel i in., „Synaptyczne i pozasynaptyczne receptory NMDA są bramkowane przez różnych endogennych koagonistów”, Komórka, Tom. 150, nie. 3, s. 633–646, 2012. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  49. Y. Yang, W. Ge, Y. Chen i in., „Wkład astrocytów w długoterminowe wzmocnienie hipokampa poprzez uwalnianie D-seryny”, Materiały Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych Ameryki, Tom. 100, nie. 25, s. 15194–15199, 2003. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  50. E. Karakas i H. Furukawa, „Struktura krystaliczna kanału jonowego heterotetramerycznego receptora NMDA”, Nauki ścisłe, Tom. 344, nie. 6187, s. 992–997, 2014. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  51. C.-H. Lee, W. Lü, JC Michel i in., „Struktury receptora NMDA ujawniają układ podjednostek i architekturę porów” Natura, Tom. 511, nie. 7508, s. 191-197, 2014. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  52. MC Regan, A. Romero-Hernandez i H. Furukawa, "Perspektywa biologii strukturalnej na farmakologię i funkcję receptora NMDA" Aktualna opinia w biologii strukturalnej, Tom. 33, s. 68–75, 2015. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  53. J.-P. Mothet, AT Parent, H. Wolosker i wsp., „D-seryna jest endogennym ligandem dla miejsca glicyny receptora N-metylo-D-asparaginianu” Materiały Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych Ameryki, Tom. 97, nie. 9, s. 4926–4931, 2000. Zobacz na: Witryna wydawcy | Google Scholar
  54. J. Sasabe, Y. Miyoshi, M. Suzuki i in., "Oksydaza D-aminokwasowa kontroluje degenerację neuronów ruchowych poprzez D-serynę" Materiały Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych Ameryki, Tom. 109, nie. 2, s. 627–632, 2012. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  55. G. Fisher, N. Lorenzo, H. Abe i in., „Wolne D- i L-aminokwasy w komorowym płynie mózgowo-rdzeniowym pacjentów z chorobą Alzheimera i zdrowych osób” Aminokwasy, Tom. 15, nie. 3, s. 263–269, 1998. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  56. C. Madeira, MV Lourenco, C. Vargas-Lopes i wsp., „Poziomy D-seryny w chorobie Alzheimera: implikacje dla rozwoju nowych biomarkerów” Psychiatria translacyjna, Tom. 5, art. e561, 2015. Zobacz na: Witryna wydawcy | Google Scholar
  57. D.T. Balu i J.T. Coyle, „Miejsce modulujące glicynę” receptora NMDA w schizofrenii: D-seryna, glicyna i nie tylko” Aktualna opinia w farmakologii, Tom. 20, s. 109–115, 2015. Zobacz: Strona wydawcy | Google Scholar
  58. V. Labrie, A.H.C. Wong i J.C. Roder, „Wkład szlaku D-seryny w schizofrenię”, Neurofarmakologia, Tom. 62, nie. 3, s. 1484–1503, 2012. Zobacz: Strona wydawcy | Google Scholar
  59. G. Tsai, P. Yang, L.-C. Chung, N. Lange i J.T. Coyle, „D-seryna dodana do leków przeciwpsychotycznych w leczeniu schizofrenii” Psychiatria Biologiczna, Tom. 44, nie. 11, s. 1081–1089, 1998. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  60. P. Paul i J. De Belleroche, „Rola D-aminokwasów w patogenezie stwardnienia zanikowego bocznego: przegląd” Aminokwasy, Tom. 43, nie. 5, s. 1823–1831, 2012. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  61. J. Sasabe, T. Chiba, M. Yamada i in., „D-Seryna jest kluczowym wyznacznikiem toksyczności glutaminianu w stwardnieniu zanikowym bocznym” Dziennik EMBO, Tom. 26, nie. 18, s. 4149–4159, 2007. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  62. W. Kakegawa, Y. Miyoshi, K. Hamase i in., „D-Serine reguluje LTD móżdżku i koordynację ruchową poprzez δ2 receptor glutaminianowy” Neuronauka przyrody, Tom. 14, nie. 5, s. 603–613, 2011. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  63. D. Yamazaki, J. Horiuchi, K. Ueno i in., „Dysfunkcja gleju powoduje związane z wiekiem upośledzenie pamięci u Drosophila”, Neuron, Tom. 84, nie. 4, s. 753–763, 2014. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  64. K. Strisovsky, J. Jiráskova, A. Mikulová, L. Rulíᘞk i J. Konvalinka, „Podwójna swoistość substratowa i reakcyjna w mysiej racemazie seryny: identyfikacja substratu i inhibitorów dikarboksylanu o wysokim powinowactwie oraz analiza β-wyeliminuj aktywność” Biochemia, Tom. 44, nie. 39, s. 13091–13100, 2005. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  65. A. Hashimoto i T. Oka, „Wolny D-asparaginian i D-seryna w mózgu i na peryferiach ssaków” Postęp w neurobiologii, Tom. 52, nie. 4, s. 325–353, 1997. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  66. S. Karakawa, K. Shimbo, N. Yamada i in., „Jednoczesna analiza D-alaniny, kwasu D-asparaginowego i D-seryny przy użyciu chiralnej wysokosprawnej chromatografii cieczowej z tandemową spektrometrią masową i jej zastosowanie do plazmy szczura i chusteczki” Czasopismo Analizy Farmaceutycznej i Biomedycznej, Tom. 115, s. 123–129, 2015. Zobacz: Strona wydawcy | Google Scholar
  67. H. Wolosker, A. D'Aniello i S. H. Snyder, „Dyspozycja D-asparaginianowa w tkankach neuronalnych i endokrynnych: ontogeneza, biosynteza i uwalnianie” Neuronauka, Tom. 100, nie. 2000, s. 183–189. Zobacz na: Witryna wydawcy | Google Scholar
  68. A. Neidle i D.S. Dunlop, „Zmiany rozwojowe wolnego kwasu D-asparaginowego w zarodku kurzym iu noworodka szczura” Nauki o życiu, Tom. 46, nie. 21, s. 1517–1522, 1990. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  69. K. Hamase, H. Homma, Y. Takigawa, T. Fukushima, T. Santa i K. Imai, „Rozmieszczenie regionalne i zmiany poporodowe D-aminokwasów w mózgu szczura” Biochimica et Biophysica Acta—Tematy ogólne, Tom. 1334, nr. 2-3, s. 214–222, 1997. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  70. Y. Kera, H. Aoyama, H. Matsumura, A. Hasegawa, H. Nagasaki i R.-H. Yamada, „Obecność wolnego D-glutaminianu i D-asparaginianu w tkankach szczurów”, Biochimica et Biophysica Acta (BBA)—Tematy ogólne, Tom. 1243, nr. 2, s. 282–286, 1995. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  71. D.S. Dunlop, A. Neidle, D. McHale, D.M. Dunlop i A. Lajtha, „Obecność wolnego kwasu D-asparaginowego u gryzoni i człowieka” Komunikacja badań biochemicznych i biofizycznych, Tom. 141, nie. 1986, s. 1, s. 27–32. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  72. M. J. Schell, O. B. Cooper i S. H. Snyder, „Lokalizacje D-asparaginianu implikują role neuronalne i neuroendokrynne” Materiały Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych Ameryki, Tom. 94, nie. 5, s. 2013–2018, 1997. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  73. J.-A. Lee, H. Homma, K. Sakai i in., „Immunohistochemiczna lokalizacja D-asparaginianu w szyszynce szczura”, Komunikacja badań biochemicznych i biofizycznych, Tom. 231, nr. 2, s. 505–508, 1997. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  74. H. Han, Y. Miyoshi, K. Ueno i in., „Jednoczesne oznaczanie kwasu d-asparaginowego i kwasu d-glutaminowego w tkankach szczurów i płynach fizjologicznych przy użyciu wielopętlowej dwuwymiarowej procedury HPLC” Journal of Chromatography B: Technologie analityczne w naukach biomedycznych i przyrodniczych, Tom. 879, nr. 29, s. 3196–3202, 2011. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  75. K. Sakai, H. Homma, J.-A. Lee i wsp., „Lokalizacja kwasu D-asparaginowego podczas poporodowego rozwoju nadnerczy szczura” Komunikacja badań biochemicznych i biofizycznych, Tom. 235, nie. 2, s. 433–436, 1997. Zobacz w: Witryna wydawcy | Google Scholar
  76. K. Sakai, H. Homma, J.-A. Lee i wsp., „Lokalizacja kwasu D-asparaginowego w wydłużonych plemnikach w jądrach szczurów”, Archiwum Biochemii i Biofizyki, Tom. 351, nr. 1, s. 96–105, 1998. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  77. F. Errico, R. Nisticò, F. Napolitano i wsp., „Zwiększona zawartość d-asparaginianu w mózgu ratuje związane z wiekiem pogorszenie plastyczności synaptycznej hipokampa u myszy” Neurobiologia starzenia, Tom. 32, nie. 12, s. 2229–2243, 2011. Zobacz: Strona wydawcy | Google Scholar
  78. F. Errico, R. Nisticò, F. Napolitano i wsp., „Utrzymujący się wzrost d-asparaginianu u myszy z mutacją d-asparaginianu oksydazy indukuje przedwczesną, zależną od wieku hipokampa plastyczność synaptyczną i zanik pamięci przestrzennej.” Neurobiologia starzenia, Tom. 32, nie. 11, s. 2061–2074, 2011. Zobacz: Strona wydawcy | Google Scholar
  79. F. Errico, R. Nisticò, G. Palma i wsp., „Podwyższony poziom d-asparaginianu w hipokampie poprawia LTP, ale nie ułatwia elastyczności poznawczej” Neuronauka molekularna i komórkowa, Tom. 37, nie. 2, s. 236–246, 2008.Zobacz na: Witryna wydawcy | Google Scholar
  80. G. Molinaro, S. Pietracupa, L. Di Menna i wsp., "D-asparaginian aktywuje receptory mGlu sprzężone z hydrolizą polifosfoinozytydu w skrawkach mózgu noworodków szczurów" Listy o neuronauce, Tom. 478, nie. 3, s. 128–130, 2010. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  81. P.M. Kim, X. Duan, A.S. Huang i in., „Racemaza asparaginianowa, generująca neuronalny D-asparaginian, reguluje neurogenezę dorosłych” Materiały Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych Ameryki, Tom. 107, nie. 7, s. 3175–3179, 2010. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  82. S. Matsuda, M. Katane, K. Maeda i in., „Biosynteza D-asparaginianu u ssaków: szczurze i ludzkie homologi mysiej racemazy asparaginianowej nie są odpowiedzialne za biosyntezę D-asparaginianu” Aminokwasy, Tom. 47, nie. 5, s. 975–985, 2015. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  83. A. Tanaka-Hayashi, S. Hayashi, R. Inoue i wsp., „Czy d-asparaginian jest wytwarzany przez transaminazę glutaminowo-szczawiooctową-1 jak 1 (Got1l1): przypuszczalna racemaza asparaginianowa?” Aminokwasy, Tom. 47, nie. 1, s. 79–86, 2015. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  84. M. Katane, T. Kawata, K. Nakayama i wsp., „Charakterystyka właściwości enzymatycznych i strukturalnych ludzkiej oksydazy D-asparaginianowej oraz porównanie z właściwościami enzymów szczurzych i mysich” Biuletyn Biologiczny i Farmaceutyczny, Tom. 38, nie. 2, s. 298–305, 2015. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  85. M. Katane, Y. Saitoh, T. Hanai i wsp., „Tiolaktomycyna hamuje oksydazę D-asparaginianową: nowe podejście do sondowania środowiska miejsca aktywnego” Biochimie, Tom. 92, nie. 10, s. 1371–1378, 2010. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  86. JL Still, MV Buell, W. Eugene Knox i in., „Badania nad oksydazą D-asparaginową układu cykloforazy”, Czasopismo Chemii Biologicznej, Tom. 179, nie. 2, s. 831–837, 1949. Zobacz na: Google Scholar
  87. K. Sakai, H. Homma, J.-A. Lee i wsp., „Pojawienie się kwasu D-asparaginowego w neuronach różnicujących ośrodkowego układu nerwowego szczura” Badania mózgu, Tom. 808, nr. 1, s. 65–71, 1998. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  88. D. Punzo, F. Errico, L. Cristino i in., „Związane z wiekiem zmiany w metylacji promotora oksydazy D-asparaginianu kontrolują zewnątrzkomórkowe poziomy D-asparaginianu i zapobiegają przedwczesnej śmierci komórek podczas starzenia się mózgu” Dziennik Neuronauki, Tom. 36, nie. 10, s. 3064–3078, 2016. Zobacz: Strona wydawcy | Google Scholar
  89. P.P. Van Veldhoven, C. Brees i GP Mannaerts, „Oksydaza d-asparaginianowa, enzym peroksysomalny w wątrobie szczura i człowieka”, BBA—Tematy ogólne, Tom. 1073, nr. 1991, s. 1, s. 203–208. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  90. F. Errico, J.-P. Mothet i A. Usiello, „D-asparaginian: endogenny agonista receptora NMDA wzbogacony w rozwijający się mózg z potencjalnym udziałem w schizofrenii” Czasopismo Analizy Farmaceutycznej i Biomedycznej, Tom. 116, s. 7–17, 2015. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  91. F. Errico, MT Pirro, A. Affuso i wsp., „Fizjologiczny mechanizm regulacji poziomu kwasu D-asparaginowego i NMDA u ssaków ujawniony przez myszy z niedoborem oksydazy D-asparaginowej” Gen, Tom. 374, nie. 1-2, s. 50–57, 2006. Zobacz: Strona wydawcy | Google Scholar
  92. H. Han, Y. Miyoshi, R. Koga, M. Mita, R. Konno i K. Hamase, „Zmiany poziomu kwasu d-asparaginowego i kwasu d-glutaminowego w tkankach i płynach fizjologicznych myszy z różnymi d- aktywność oksydazy asparaginianowej”, Czasopismo Analizy Farmaceutycznej i Biomedycznej, Tom. 116, s. 47–52, 2014. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  93. AS Huang, A. Beigneux, ZM Weil i wsp., „D-asparaginian reguluje tworzenie i funkcję melanokortyny: zmiany behawioralne u myszy z niedoborem oksydazy D-asparaginianowej”, Dziennik Neuronauki, Tom. 26, nie. 10, s. 2814–2819, 2006. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  94. F. Errico, R. Nisticò, A. Di Giorgio i in., „Wolny D-asparaginian reguluje neuronalną morfologię dendrytyczną, plastyczność synaptyczną, objętość istoty szarej i aktywność mózgu u ssaków” Psychiatria translacyjna, Tom. 4, art. e417, 2014. Wyświetl w: Witryna wydawcy | Google Scholar
  95. F. Errico, V. D'Argenio, F. Sforazzini i wsp., „Rola oksydazy D-asparaginianowej w schizofrenii i objawach związanych ze schizofrenią wywołanych przez fencyklidynę u myszy” Psychiatria translacyjna, Tom. 5, nie. 2, artykuł e512, 2015. Zobacz na: Witryna wydawcy | Google Scholar
  96. F. Errico, F. Napolitano, M. Squillace i in., „Obniżony poziom d-asparaginianu i NMDA w korze przedczołowej i prążkowiu pacjentów ze schizofrenią” Journal of Psychiatric Research, Tom. 47, nie. 10, s. 1432–1437, 2013. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  97. S. Ishio, H. Yamada, M. Hayashi i wsp., „D-asparaginian moduluje syntezę melatoniny w pinealocytach szczura”, Listy o neuronauce, Tom. 249, nie. 2-3, s. 143–146, 1998. Zobacz: Strona wydawcy | Google Scholar
  98. Y. Takigawa, H. Homma, J.-A. Lee i wsp., „Wychwyt D-asparaginianu do hodowanych pinealocytów szczura i równoczesny wpływ na poziomy L-asparaginianu i wydzielanie melatoniny” Komunikacja badań biochemicznych i biofizycznych, Tom. 248, nie. 3, s. 641–647, 1998. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  99. H. Wang, H. Wolosker, J. Pevsner, SH Snyder i DJ Selkoe, „Regulacja układu neurosekrecyjnego wielkokomórkowego szczura przez D-asparaginian: dowody na rolę biologiczną naturalnie występującego wolnego D-aminokwasu u ssaków, ” Czasopismo Endokrynologii, Tom. 167, nr. 2, s. 247–252, 2000. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  100. A. D'Aniello, MM Di Fiore, GH Fisher i wsp., „Występowanie kwasu D-asparaginowego i kwasu N-metylo-D-asparaginowego w tkankach neuroendokrynnych szczurów i ich rola w modulacji uwalniania hormonu luteinizującego i hormonu wzrostu, ” Dziennik FASEB, Tom. 14, nie. 5, s. 699–714, 2000. Zobacz na: Google Scholar
  101. G. D'Aniello, A. Tolino, A. D'Aniello, F. Errico, GH Fisher i MM Di Fiore, „Rola kwasu D-asparaginowego i kwasu N-metylo-D-asparaginowego w regulacji prolaktyny uwolnienie," Endokrynologia, Tom. 141, nie. 10, s. 3862–3870, 2000. Zobacz na: Google Scholar
  102. E. Topo, A. Soricelli, A. D'Aniello, S. Ronsini i G. D'Aniello, „Rola i mechanizm molekularny kwasu D-asparaginowego w uwalnianiu i syntezie LH i testosteronu u ludzi i szczurów, ” Biologia i endokrynologia rozrodu, Tom. 7, artykuł 120, 2009. Zobacz na: Witryna wydawcy | Google Scholar
  103. A. D'Aniello, A. Di Cosmo, C. Di Cristo, L. Annunziato, L. Petrucelli i G. Fisher, „Zaangażowanie kwasu D-asparaginowego w syntezę testosteronu w jądrach szczurów”, Nauki o życiu, Tom. 59, nie. 2, s. 97–104, 1996. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  104. A. Santillo, S. Falvo, P. Chieffi i wsp., „D-asparaginian wpływa na szlak kinazy regulowanej sygnałem pozakomórkowym receptora NMDA i zwiększa ekspresję receptora androgenowego w jądrach szczura” Teriogenologia, Tom. 81, nie. 5, s. 744–751, 2014. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  105. G. D𠆚niello, S. Ronsini, T. Notari i in., „D-asparaginian, kluczowy element poprawy jakości nasienia” Postępy w medycynie seksualnej, Tom. 02, nie. 04, s. 45–53, 2012. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  106. K. Hamase, A. Morikawa, S. Etoh, Y. Tojo, Y. Miyoshi i K. Zaitsu, „Analiza niewielkich ilości D-aminokwasów i badanie ich funkcji fizjologicznych u ssaków” Nauki analityczne, Tom. 25, nie. 8, s. 961–968, 2009. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  107. W. F. Visser, N. M. Verhoeven-Duif, R. Ophoff i in., „Czuła i prosta, ultrawysokosprawna, oparta na tandemowej spektrometrii masowej metoda chromatografii cieczowej do oznaczania ilościowego d-aminokwasów w płynach ustrojowych” Czasopismo Chromatografii A, Tom. 1218, nie. 40, s. 7130–7136, 2011. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  108. H. Br࿌kner i A. Schieber, „Oznaczanie D-aminokwasów u wolnych od zarazków, gnotobiotycznych i normalnych szczurów laboratoryjnych” Chromatografia Biomedyczna, Tom. 15, nie. 4, s. 257–262, 2001. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  109. PD Hoeprich, „Alanina: antagonizm cykloseryny. Vi. demonstracja D-alaniny w surowicy świnek morskich i myszy” Dziennik chemii biologicznej, Tom. 240, s. 1654–1660, 1965. Zobacz na: Google Scholar
  110. S. Karakawa, Y. Miyoshi, R. Konno i in., „Dwuwymiarowa wysokosprawna chromatografia cieczowa oznaczanie zmienności D-alaniny w ciągu dnia i nocy u ssaków oraz czynniki kontrolujące zmiany okołodobowe” Chemia analityczna i bioanalityczna, Tom. 405, nie. 25, s. 8083–8091, 2013. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  111. G. E. Tsai, P. Yang, Y.-C. Chang i M.-Y. Chong, „D-alanina dodana do leków przeciwpsychotycznych w leczeniu schizofrenii” Psychiatria Biologiczna, Tom. 59, nie. 3, s. 230–234, 2006. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  112. KR Krijgsheld, EJ Glazenburg, E. Scholtens i GJ Mulder, „Utlenianie L- i D-cysteiny do nieorganicznego siarczanu i tauryny u szczura”, Biochimica et Biophysica Acta (BBA)—Tematy ogólne, Tom. 677, nr. 1, s. 7-12, 1981. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  113. N. Shibuya, S. Koike, M. Tanaka i wsp., „Nowa ścieżka produkcji siarkowodoru z D-cysteiny w komórkach ssaków” Komunikacja przyrodnicza, Tom. 4, art. 1366, 2013. Wyświetl w: Witryna wydawcy | Google Scholar
  114. N. Shibuya, M. Tanaka, M. Yoshida i wsp., „Sulftransferaza 3-merkaptopirogronianowa wytwarza siarkowodór i związaną siarkę sulfanową w mózgu” Przeciwutleniacze i sygnalizacja redoks, Tom. 11, nie. 4, s. 703–714, 2009. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  115. Y. Kimura, Y. Toyofuku, S. Koike i in., „Identyfikacja H2S3 i H2S produkowany przez siarkotransferazę 3-merkaptopirogronianową w mózgu” Raporty naukowe, Tom. 5, artykuł nr 14774, 2015. Wyświetl pod adresem: Witryna wydawcy | Google Scholar
  116. K. Abe i H. Kimura, „Możliwa rola siarkowodoru jako endogennego neuromodulatora” Dziennik Neuronauki, Tom. 16, nie. 3, s. 1066–1071, 1996. Zobacz na: Google Scholar
  117. A. Kumar, „Funkcja receptora NMDA podczas starzenia: wpływ na sprawność poznawczą” Granice w neuronauce, Tom. 9, art. 473, 2015. Wyświetl w: Witryna wydawcy | Google Scholar
  118. Y. Kimura, Y. Mikami, K. Osumi, M. Tsugane, J.-I. Oka i H. Kimura, „Polisiarczki są możliwe H2Cząsteczki sygnałowe pochodzące z S w mózgu szczura” Dziennik FASEB, Tom. 27, nie. 6, s. 2451–2457, 2013. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  119. E. Shigetomi, O. Jackson-Weaver, R.T. Huckstepp, T.J.O'Dell i B.S. Khakh, „Kanały TRPA1 są regulatorami podstawowego poziomu wapnia w astrocytach i długotrwałego wzmocnienia poprzez konstytutywne uwalnianie d-seryny” Dziennik Neuronauki, Tom. 33, nie. 24, s. 10143–10153, 2013. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  120. MS Vandiver, B.D. Paul, R. Xu i in., „Nawodnienie pośredniczy w neuroprotekcyjnych działaniach parkin”, Komunikacja przyrodnicza, Tom. 4, art. 1626, 2013. Wyświetl w: Witryna wydawcy | Google Scholar
  121. R.N. Carter i N.M. Morton, „Cysteina i siarkowodór w regulacji metabolizmu: spostrzeżenia z genetyki i farmakologii” Dziennik Patologii, Tom. 238, nie. 2, s. 321–332, 2016. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  122. K. Hamase, T. Inoue, A. Morikawa, R. Konno i K. Zaitsu, „Oznaczanie wolnej D-proliny i D-leucyny w mózgach zmutowanych myszy pozbawionych aktywności oksydazy D-aminokwasowej” Biochemia analityczna, Tom. 298, nr. 2, s. 253–258, 2001. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar
  123. K. Hamase, R. Konno, A. Morikawa i K. Zaitsu, „Wrażliwe oznaczanie D-aminokwasów u ssaków i wpływ aktywności oksydazy D-aminokwasowej na ich ilość” Biuletyn Biologiczny i Farmaceutyczny, Tom. 28, nie. 9, s. 1578–1584, 2005. Zobacz: Strona wydawcy | Google Scholar
  124. A. Mangas, R. Cove༚s, D. Bodet, M. Geffard, L.A. Aguilar i J. Yajeya, „Immunocytochemiczna wizualizacja d-glutaminianu w mózgu szczura”, Neuronauka, Tom. 144, nr. 2, s. 654–664, 2007. Zobacz: Witryna wydawcy | Google Scholar
  125. É. Szökő, I. Vincze i T. Tปi, „Rozdzielanie chiralne do analizy d-aminokwasów w próbkach biologicznych” Czasopismo Analizy Farmaceutycznej i Biomedycznej, Tom. 130, s. 100–109, 2016. Zobacz na: Strona wydawcy | Google Scholar

Prawa autorskie

Prawa autorskie © 2016 Yoshimitsu Kiriyama i Hiromi Nochi. Jest to artykuł o otwartym dostępie rozpowszechniany na licencji Creative Commons Attribution License, która pozwala na nieograniczone użytkowanie, dystrybucję i powielanie na dowolnym nośniku, pod warunkiem prawidłowego cytowania oryginalnego dzieła.


Podziękowanie

Dziękujemy Seigo Shimie i Liping Bai za pomoc w prowadzeniu eksperymentów wzrostu beztlenowego oraz Peterowi Graumannowi za udostępnienie B. subtilis Szczep NCIB3610. Praca ta była wspierana przez grant 294761-MicRobE Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych oraz granty SO 421/11-1 i ZUK 49/2 od Deutsche Forschungsgemeinschaft. Chcielibyśmy podziękować Metabolomics Core Technology Platform należącej do Excellence Cluster CellNetworks za wsparcie w zakresie kwantyfikacji metabolitów opartej na HPLC.

Uwaga: Wydawca nie ponosi odpowiedzialności za treść ani funkcjonalność jakichkolwiek informacji pomocniczych dostarczonych przez autorów. Wszelkie zapytania (inne niż brakujące treści) należy kierować do odpowiedniego autora artykułu.


News Brief: „Śliskie” białka unikają zniszczenia

Raleigh McElvery

Złożony model struktur ClpX (niebieski) i ClpP (fioletowy) z PDB 3HWS (Glynn i wsp., Cell, 2008) i 1YG6 (Bewley i wsp., J Struct Biol, 2006). ClpX i ClpP razem tworzą maszynerię degradacji komórki.

Wszystkie komórki muszą zrównoważyć wytwarzanie nowych białek z eliminacją nadmiarowych lub uszkodzonych za pomocą potężnych maszyn do degradacji – które, podobnie jak rębaki, przeżuwają białka i je wypluwają. Jednak białka te są często składane w skomplikowane struktury i muszą zostać rozwinięte, zanim zostaną wprowadzone do maszyn do degradacji, podzielone na małe kawałki i ostatecznie poddane recyklingowi. U bakterii silnik molekularny znany jako ClpX musi chwytać koniec niefortunnego białka i przykładać siłę, aby go wyprostować. Jednak do tej pory naukowcy nie byli pewni, w jaki sposób ClpX chwycił swój cel wystarczająco mocno, aby wykonać to zadanie.

Istniały dowody sugerujące, że niektóre aminokwasy – chemiczne elementy budulcowe, które składają się na białka – są „śliskie”, a zatem trudniejsze do uchwycenia. W nowym badaniu opublikowanym w e-życie, naukowcy z Wydziału Biologii MIT zbadali indywidualny wkład każdego aminokwasu w przyczepność. Analizując fizyczne podstawy tej interakcji molekularnej, mają nadzieję lepiej zrozumieć, w jaki sposób niektóre białka unikają zniszczenia.

„Wcześniejsze badania wykazały, że małe aminokwasy były niezwykle trudne do uchwycenia, ale nikt tak naprawdę nie rozumiał dlaczego” – mówi Tristan Bell, doktorant i pierwszy autor artykułu. „To jak oglądanie gry w przeciąganie liny i świadomość, że ręce są ważne dla ciągnięcia liny, ale nie mamy pojęcia, co pozwala dłoniom dobrze chwycić linę”.

Wyjaśnia, że ​​ClpX ma z grubsza kształt pączka z pętlami wystającymi w środkowy otwór. Te pętle chwytają docelowe białko, zaciskając je na powierzchni ClpX i rozkładając, aby można je było przewlec przez otwór i rozdrobnić.

Naukowcy zmodyfikowali białka z ogonkami złożonymi z różnych kombinacji aminokwasów i zmierzyli, jak dobrze ClpX może je chwytać, zarówno w bakteriach, jak iw probówkach. Ustalili, że ClpX może uchwycić tylko od sześciu do ośmiu aminokwasów na raz i że tylko garstka z 20 możliwych aminokwasów może być „dobrze uchwycona”. Kiedy ClpX był w stanie uchwycić wiele aminokwasów jednocześnie, jego siła chwytu wzrosła.

Widok z góry na ClpX, który ma kształt pączka z pętlami wystającymi w środkowy otwór.

Podobnie jak w poprzednich eksperymentach, duże aminokwasy wydawały się łatwiejsze do uchwycenia niż małe, „podobnie jak sznur zawiązany jest łatwiejszy do uchwycenia niż gładka, śliska” – mówi Bell. Jednak niezależnie od wielkości aminokwasy przenoszące ładunek elektryczny wydawały się bardziej śliskie.

„Uważamy, że w jakiś sposób ładunek uniemożliwia ClpX nawiązanie silnych kontaktów z docelowym białkiem, uniemożliwiając mu osiągnięcie stabilnego stanu chwytu” – mówi Bell.

Zespół uważa, że ​​białka ze śliskimi ogonkami mogą mieć przewagę ewolucyjną, ponieważ trudniej je uchwycić, a zatem mniej podatne na degradację.

Wiadomo, że najeźdźcy, tacy jak wirusy, wstawiają śliską sekwencję do niektórych białek, aby zapobiec ich zniszczeniu przez komórkę gospodarza, a tym samym promować replikację. Nawet zdrowe komórki wytwarzają białka ze strategicznie rozmieszczonymi, śliskimi sekwencjami, które pozwalają części białka oderwać się bez szwanku od maszynerii degradacji. W bakteriach Caulobacter crescentus, to zaplanowane pęknięcie faktycznie wytwarza wersję jednego białka, która jest potrzebna do replikacji DNA.

„Następnie”, mówi Bell, „mamy nadzieję przejrzeć całe proteomy w różnych organizmach, aby znaleźć więcej białek, które unikną zniszczenia”.

„Eksperymenty i wyniki Tristana ujawniają niektóre z molekularnych determinantów przyczepności w badanych przez nas maszynach do degradacji bakterii” – mówi Bob Sauer z Salvador E.Luria profesor biologii i starszy autor badania. „Wiele z odkrytych przez niego zasad ma zastosowanie do powiązanych maszyn, które funkcjonują we wszystkich organizmach biologicznych, w tym u ludzi, co podkreśla wspólną ewolucję tych maszyn”.

Cytat:
“Interakcje między podzbiorem łańcuchów bocznych substratu a pętlami porów motorycznych AAA+ determinują przyczepność podczas rozkładania białka”
e-życie, online 28 czerwca 2019 r., DOI: 10.7554/eLife.46808
Tristan A. Bell, Tania A. Baker i Robert T. Sauer.


Struktura podwójnej helisy DNA

Rysunek 11. Model podwójnej helisy pokazuje DNA jako dwie równoległe nici przeplatających się cząsteczek. (źródło: Jerome Walker, Dennis Myts)

DNA ma strukturę podwójnej helisy (ryc. 11). Składa się z dwóch nici lub polimerów nukleotydów. Nici są utworzone z wiązaniami między grupami fosforanowymi i cukrowymi sąsiednich nukleotydów. Splotki są połączone ze sobą u swoich podstaw wiązaniami wodorowymi, a splotki zwijają się wokół siebie na swojej długości, stąd określenie „podwójna helisa”, czyli podwójna spirala.

Naprzemienne grupy cukrowe i fosforanowe leżą na zewnątrz każdej nici, tworząc szkielet DNA. Zasady azotowe są ułożone w stos we wnętrzu, jak stopnie schodów, a te pary zasad są połączone ze sobą wiązaniami wodorowymi. Zasady parują się w taki sposób, że odległość między szkieletami dwóch nici jest taka sama na całej długości cząsteczki.


Badanie różnorodności modyfikacji białek: specjalne systemy fosforylacji bakterii

Modyfikacje białek nie tylko wpływają na homeostazę białek, ale mogą również ustanawiać nowe funkcje białek komórkowych i są ważnymi elementami złożonych komórkowych sieci wykrywania i transdukcji sygnału. Wśród tych modyfikacji potranslacyjnych najdokładniej zbadaną jest fosforylacja białek. W przeciwieństwie do eukarii, wykazano, że duża różnorodność rodzin enzymów fosforyluje i defosforyluje białka na różnych aminokwasach o różnych właściwościach chemicznych u bakterii. W tym przeglądzie, po krótkim przeglądzie znanych bakteryjnych systemów fosforylacji, skupiamy się na niedawno odkrytych i mniej znanych kinazach i fosfatazach. Mianowicie, szczegółowo opisujemy fosforylację tyrozyny i argininy wraz z kilkoma przykładami nietypowych układów fosforylacji seryny oraz omawiamy ich potencjalną rolę i funkcję w fizjologii bakterii i sieciach regulacyjnych. Badanie tych niezwykłych kinaz bakteryjnych i fosfataz jest ważne nie tylko dla zrozumienia ich roli w fizjologii bakterii, ale pomoże w ogólnym zrozumieniu pełnego potencjału i ewolucji fosforylacji białek w celu transdukcji sygnału, modyfikacji białek i homeostazy w całym życiu komórkowym.

Słowa kluczowe: fosforylacja białka argininy homeostaza białkowa kinaza białkowa/fosfataza modyfikacja białka fosforylacja seryny/treoniny białka fosforylacja białka-tyrozyny.


Obejrzyj wideo: Aminosyrer - Sidegruppene (Październik 2022).