stringtranslate.com

Гликация

Гликация ( неферментативное гликозилирование ) — это ковалентное присоединение сахара к молекуле белка , липида или нуклеиновой кислоты . [1] Типичные сахара, которые участвуют в гликировании, — это глюкоза , фруктоза и их производные. Гликация — это неферментативный процесс, ответственный за многие (например, микро- и макрососудистые) осложнения при сахарном диабете , и он участвует в некоторых заболеваниях и старении. [2] [3] [4] Считается, что конечные продукты гликации играют причинную роль в сосудистых осложнениях сахарного диабета . [5]

В отличие от гликирования, гликозилирование — это фермент-опосредованное АТФ-зависимое присоединение сахаров к белку или липиду. [1] Гликозилирование происходит в определенных местах на целевой молекуле. Это распространенная форма посттрансляционной модификации белков, необходимая для функционирования зрелого белка.

Биохимия

Путь гликирования через перегруппировку Амадори (в HbA1c R обычно представляет собой N-концевой валин) [6]
Имидазолоны (R = CH 2 CH(OH)CH(OH)CH 2 OH) являются типичными продуктами гликирования. Они возникают в результате конденсации 3-дезоксиглюкозона с гуанидиновой группой остатка аргинина . [7]

Гликация происходит в основном в кровотоке с небольшой долей поглощенных простых сахаров: глюкозы , фруктозы и галактозы . Похоже, что фруктоза имеет примерно в десять раз большую активность гликации, чем глюкоза, основное топливо организма. [8] Гликация может происходить посредством реакций Амадори , реакций Шиффовых оснований и реакций Майяра ; которые приводят к конечным продуктам гликации (AGE). [1]

Биомедицинские последствия

Эритроциты имеют постоянную продолжительность жизни 120 дней и доступны для измерения гликированного гемоглобина . Измерение HbA1c — преобладающей формы гликированного гемоглобина — позволяет контролировать среднесрочный уровень сахара в крови при диабете .

Некоторые продукты гликирования участвуют во многих хронических заболеваниях, связанных со старением, включая сердечно-сосудистые заболевания (повреждаются эндотелий, фибриноген и коллаген) и болезнь Альцгеймера (амилоидные белки являются побочными продуктами реакций, прогрессирующих до AGE). [9] [10]

Долгоживущие клетки (например, нервы и различные типы клеток мозга), долгоживущие белки (например, кристаллины хрусталика и роговицы ) и ДНК могут выдерживать значительное гликирование с течением времени. Повреждение гликированием приводит к затвердеванию коллагена в стенках кровеносных сосудов, что приводит к высокому кровяному давлению, особенно при диабете. [11] Гликирование также вызывает ослабление коллагена в стенках кровеносных сосудов, [12] что может привести к микро- или макроаневризме; это может вызвать инсульты, если находится в мозге.

гликирование ДНК

Термин гликация ДНК относится к повреждению ДНК, вызванному реактивными карбонилами (в основном метилглиоксалем и глиоксалем ), которые присутствуют в клетках как побочные продукты метаболизма сахара. [13] Гликация ДНК может вызывать мутации , разрывы ДНК и цитотоксичность . [13] Гуанин в ДНК является основанием, наиболее восприимчивым к гликации. Гликированная ДНК, как форма повреждения, по-видимому, встречается так же часто, как и более хорошо изученное окислительное повреждение ДНК. Белок, обозначенный DJ-1 (также известный как PARK7 ), используется для восстановления гликированных оснований ДНК у людей, и гомологи этого белка также были идентифицированы у бактерий. [13]

Смотрите также

Дополнительное чтение

Ссылки

  1. ^ abc Lima, M.; Baynes, JW (2013-01-01), «Гликация», в Lennarz, William J.; Lane, M. Daniel (ред.), Encyclopedia of Biological Chemistry (второе издание) , Waltham: Academic Press, стр. 405–411, doi :10.1016/b978-0-12-378630-2.00120-1, ISBN 978-0-12-378631-9, получено 2020-12-16
  2. ^ Гленн, Дж.; Ститт, А. (2009). «Роль конечных продуктов гликирования в старении и заболеваниях сетчатки». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects . 1790 (10): 1109–1116. doi :10.1016/j.bbagen.2009.04.016. PMID  19409449.
  3. ^ Semba, RD; Ferrucci, L.; Sun, K.; Beck, J.; Dalal, M.; Varadhan, R.; Walston, J.; Guralnik, JM; Fried, LP (2009). «Конечные продукты расширенного гликирования и их циркулирующие рецепторы предсказывают смертность от сердечно-сосудистых заболеваний у пожилых женщин, проживающих в общинах». Aging Clinical and Experimental Research . 21 (2): 182–190. doi :10.1007/BF03325227. PMC 2684987. PMID  19448391 . 
  4. ^ Semba, R.; Najjar, S.; Sun, K.; Lakatta, E.; Ferrucci, L. (2009). «Сывороточный карбоксиметиллизин, конечный продукт расширенного гликирования, связан с повышенной скоростью аортальной пульсовой волны у взрослых». American Journal of Hypertension . 22 (1): 74–79. doi :10.1038/ajh.2008.320. PMC 2637811. PMID  19023277 . 
  5. ^ Ян, С.Ф.; Д'Агати, В.; Шмидт, А.М.; Рамасами, Р. (2007). «Рецептор конечных продуктов гликирования (RAGE): грозная сила в патогенезе сердечно-сосудистых осложнений диабета и старения». Current Molecular Medicine . 7 (8): 699–710. doi :10.2174/156652407783220732. PMID  18331228.
  6. ^ Yaylayan, Varoujan A.; Huyghues-Despointes, Alexis (1994). «Химия продуктов перегруппировки Амадори: анализ, синтез, кинетика, реакции и спектроскопические свойства». Critical Reviews in Food Science and Nutrition . 34 (4): 321–69. doi :10.1080/10408399409527667. PMID  7945894.
  7. ^ Bellier, Justine; Nokin, Marie-Julie; Lardé, Eva; Karoyan, Philippe; Peulen, Olivier; Castronovo, Vincent; Bellahcène, Akeila (2019). «Метилглиоксаль, мощный индуктор AGE, связывает диабет и рак». Diabetes Research and Clinical Practice . 148 : 200–211. doi : 10.1016/j.diabres.2019.01.002. PMID  30664892. S2CID  58631777.
  8. ^ McPherson JD, Shilton BH, Walton DJ (март 1988). «Роль фруктозы в гликировании и сшивании белков». Биохимия . 27 (6): 1901–7. doi :10.1021/bi00406a016. PMID  3132203.
  9. ^ Мюнх, Джеральд и др. (27 февраля 1997 г.). «Влияние конечных продуктов расширенного гликирования и ингибиторов AGE на зависимую от зародышеобразования полимеризацию β-амилоидного пептида». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярные основы заболеваний . 1360 (1): 17–29. doi :10.1016/S0925-4439(96)00062-2. PMID  9061036.
  10. ^ Munch, G; Deuther-Conrad W; Gasic-Milenkovic J. (2002). «Гликоксидативный стресс создает порочный цикл нейродегенерации при болезни Альцгеймера — цель для стратегий нейропротекторного лечения?». J Neural Transm Suppl . 62 (62): 303–307. doi :10.1007/978-3-7091-6139-5_28. PMID  12456073.
  11. ^ Солдатос, Г.; Купер М.Э. (декабрь 2006 г.). «Конечные продукты расширенного гликирования и сосудистая структура и функция». Curr Hypertens Rep . 8 (6): 472–478. doi :10.1007/s11906-006-0025-8. PMID  17087858. S2CID  31239347.
  12. ^ Ли, Дж. Майкл; Сэмюэл П. Верес (2019-04-02). «Усовершенствованное перекрестное связывание конечных продуктов гликирования подавляет биомеханическую пластичность и характерную морфологию разрушения нативного сухожилия». Журнал прикладной физиологии . 126 (4): 832–841. doi :10.1152/japplphysiol.00430.2018. PMC 6485690. PMID 30653412  . 
  13. ^ abc Ришарм Г., Лю С., Михуб М., Абдалла Дж., Леже Т., Жоли Н., Либарт Дж.К., Юркунас У.В., Надаль М., Булок П., Дайру Дж., Ламури А. Восстановление гликирования гуанина с помощью DJ-1 / Park7 и его бактериальный эффект. гомологи. Наука. 14 июля 2017 г.; 357 (6347): 208-211. doi: 10.1126/science.aag1095. Epub, 8 июня 2017 г. PMID 28596309