stringtranslate.com

Эластин

Толстые эластические волокна, состоящие из пучков эластина в легких человека.

Эластин — это белок , который у человека кодируется геном ELN . Эластин является ключевым компонентом внеклеточного матрикса челюстноротых (челюстных позвоночных ) . [3] Он очень эластичен и присутствует в соединительной ткани , что позволяет многим тканям организма восстанавливать свою форму после растяжения или сжатия. [4] Эластин помогает коже вернуться в исходное положение при поколачивании или защемлении. Эластин также является важной несущей тканью в организме позвоночных и используется в местах, где необходимо хранить механическую энергию. [5]

Функция

Ген ELN кодирует белок, который является одним из двух компонентов эластичных волокон . Кодируемый белок богат гидрофобными аминокислотами, такими как глицин и пролин , которые образуют мобильные гидрофобные области, связанные поперечными связями между остатками лизина . [6] Для этого гена обнаружено множество вариантов транскриптов, кодирующих различные изоформы. [6] Растворимым предшественником эластина является тропоэластин. [7] Характеристика беспорядка согласуется с энтропийным механизмом упругой отдачи. Сделан вывод, что конформационный беспорядок является конститутивным признаком структуры и функции эластина. [8]

Клиническое значение

Делеции и мутации в этом гене связаны с надклапанным стенозом аорты (SVAS) и аутосомно-доминантным заболеванием кожи . [6] Другие сопутствующие дефекты эластина включают синдром Марфана , эмфизему , вызванную дефицитом α 1 -антитрипсина , атеросклероз , синдром Бушке-Оллендорфа , синдром Менкеса , эластическую псевдоксантому и синдром Вильямса . [9]

Эластоз

Эластоз — это накопление эластина в тканях и форма дегенеративного заболевания . [10] Существует множество причин, но наиболее распространенной причиной является актинический эластоз кожи, также известный как солнечный эластоз , который вызывается длительным и чрезмерным пребыванием на солнце, процесс, известный как фотостарение . Нечастые причины эластоза кожи включают перфорирующий серпигинозный эластоз , перфорирующий кальцинирующий эластоз и линейный очаговый эластоз . [10]

Состав

Растянутый эластин, выделенный из бычьей аорты

В организме эластин обычно связан с другими белками соединительных тканей. Эластические волокна в организме представляют собой смесь аморфного эластина и волокнистого фибриллина . Оба компонента в основном состоят из более мелких аминокислот, таких как глицин , валин , аланин и пролин . [9] [12] Общее количество эластина колеблется от 58 до 75% веса сухой обезжиренной артерии в нормальных артериях собак. [13] Сравнение свежих и переваренных тканей показывает, что при 35% растяжении минимум 48% артериальной нагрузки переносится эластином, и минимум 43% изменения жесткости артериальной ткани обусловлено изменением в жесткости эластина. [14]

Распределение тканей

Эластин выполняет важную функцию в артериях в качестве среды распространения волн давления, помогая кровотоку , и его особенно много в крупных эластичных кровеносных сосудах, таких как аорта . Эластин также очень важен для легких , эластичных связок , эластичных хрящей , кожи и мочевого пузыря . Он присутствует у челюстных позвоночных . [15]

Характеристики

Эластин — очень долгоживущий белок, период полураспада которого у человека составляет более 78 лет. [16]

Клинические исследования

Была изучена возможность использования рекомбинантного человеческого тропоэластина для производства эластиновых волокон для улучшения эластичности кожи при ранах и рубцах. [17] [18] После подкожных инъекций рекомбинантного человеческого тропоэластина в свежие раны не было обнаружено улучшения рубцов или гибкости возможных рубцов. [17] [18]

Биосинтез

Предшественники тропоэластина

Эластин производится путем соединения множества небольших растворимых молекул белка- предшественника тропоэластина (50-70 кДа ) с образованием конечного массивного, нерастворимого и прочного комплекса. Несвязанные молекулы тропоэластина обычно недоступны в клетке, поскольку они сшиваются в волокна эластина сразу после их синтеза клеткой и экспортируются во внеклеточный матрикс . [19]

Каждый тропоэластин состоит из цепочки из 36 небольших доменов , каждый из которых весит около 2 кДа в случайной конформации клубка . Белок состоит из чередующихся гидрофобных и гидрофильных доменов, которые кодируются отдельными экзонами , так что доменная структура тропоэластина отражает экзонную организацию гена. Гидрофильные домены содержат мотивы Lys-Ala (KA) и Lys-Pro (KP), которые участвуют в сшивании во время образования зрелого эластина. В доменах KA остатки лизина встречаются в виде пар или триплетов, разделенных двумя или тремя остатками аланина (например, AAAKAAKAA), тогда как в доменах KP остатки лизина разделены в основном остатками пролина (например, KPLKP).

Агрегация

Тропоэластин агрегирует при физиологической температуре за счет взаимодействия между гидрофобными доменами в процессе, называемом коацервацией . Этот процесс обратим , термодинамически контролируем и не требует расщепления белка . Коацерват становится нерастворимым за счет необратимой сшивки.

сшивание

Для образования зрелых эластиновых волокон молекулы тропоэластина сшиваются через остатки лизина с молекулами, сшивающими десмозин и изодесмозин . Ферментом, который осуществляет сшивку, является лизилоксидаза , использующая реакцию синтеза пиридина Чичибабина in vivo . [20]

Молекулярная биология

Доменная структура тропоэластина человека

У млекопитающих геном содержит только один ген тропоэластина, называемый ELN . Ген ELN человека представляет собой сегмент длиной 45 т.п.н. на хромосоме 7 и имеет 34 экзона, прерываемых почти 700 интронами, причем первый экзон представляет собой сигнальный пептид , определяющий его внеклеточную локализацию. Большое количество интронов позволяет предположить, что генетическая рекомбинация может способствовать нестабильности гена, что приводит к таким заболеваниям, как СВАС . Экспрессия мРНК тропоэластина строго регулируется по меньшей мере в восьми различных сайтах начала транскрипции .

Тканеспецифичные варианты эластина производятся путем альтернативного сплайсинга гена тропоэластина. Существует по меньшей мере 11 известных изоформ тропоэластина человека. эти изоформы находятся под регуляцией развития, однако между тканями на одной и той же стадии развития существуют минимальные различия. [9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abc GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000049540 — Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ "Ссылка на Human PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  3. ^ Митьё С.М., Вайс А.С. (2005). «Эластин». Достижения в области химии белков . 70 : 437–461. дои : 10.1016/S0065-3233(05)70013-9. ISBN 9780120342709. ПМИД  15837523.
  4. ^ Виндин Х, Митьё С.М., Вайс А.С. (ноябрь 2019 г.). «Эластиновая архитектура». Матричная биология . 84 : 4–16. doi :10.1016/j.matbio.2019.07.005. PMID  31301399. S2CID  196458819.
  5. ^ Карран М.Э., Аткинсон Д.Л., Юарт А.К., Моррис Калифорния, Лепперт М.Ф., Китинг М.Т. (апрель 1993 г.). «Ген эластина разрушается в результате транслокации, связанной с надклапанным стенозом аорты». Клетка . 73 (1): 159–168. дои : 10.1016/0092-8674(93)90168-П. PMID  8096434. S2CID  8274849.
  6. ^ abc «Энтрез Ген: эластин».
  7. ^ «Эластин (ЭЛН)» . Архивировано из оригинала 13 марта 2017 года . Проверено 31 октября 2011 г.
  8. ^ Муизниекс Л.Д., Вайс А.С., Кили Ф.В. (апрель 2010 г.). «Структурное нарушение и динамика эластина». Биохимия и клеточная биология . 88 (2): 239–250. дои : 10.1139/o09-161. ПМИД  20453927.
  9. ^ abc Врховский Б, Вайс А.С. (ноябрь 1998 г.). «Биохимия тропоэластина». Европейский журнал биохимии . 258 (1): 1–18. дои : 10.1046/j.1432-1327.1998.2580001.x . ПМИД  9851686.
  10. ^ ab Райт Б. «Эластоз». ДермНет Новая Зеландия .
  11. ^ abc Хосен М.Дж., Ламоен А., Де Паепе А., Ванаккер О.М. (2012). «Гистопатология эластической псевдоксантомы и связанных с ней нарушений: гистологические признаки и диагностические признаки». Научка . 2012 : 598262. doi : 10.6064/2012/598262 . ПМЦ 3820553 . ПМИД  24278718. 
    -Creative Commons Attribution 3.0 Непортированная лицензия
  12. ^ Килти CM, Шерратт MJ, Шаттлворт, Калифорния (июль 2002 г.). «Эластичные волокна». Журнал клеточной науки . 115 (Часть 14): 2817–2828. дои : 10.1242/jcs.115.14.2817 . ПМИД  12082143.
  13. ^ Фишер GM, Ллаурадо JG (август 1966 г.). «Содержание коллагена и эластина в артериях собак, выбранных из функционально разных сосудистых руслов». Исследование кровообращения . 19 (2): 394–399. дои : 10.1161/01.res.19.2.394 . ПМИД  5914851.
  14. ^ Ламмерс С.Р., Као П.Х., Ци Х.Дж., Хантер К., Лэннинг С., Альбитц Дж. и др. (октябрь 2008 г.). «Изменения в структурно-функциональных отношениях эластина и его влияние на механику проксимальных легочных артерий гипертонических телят». Американский журнал физиологии. Физиология сердца и кровообращения . 295 (4): H1451–H1459. дои : 10.1152/ajpheart.00127.2008. ПМЦ 2593497 . ПМИД  18660454. 
  15. ^ Сейдж Э.Х., Грей WR (1977). «Эволюция структуры эластина». Эластин и эластичная ткань . Достижения экспериментальной медицины и биологии. Том. 79. стр. 291–312. дои : 10.1007/978-1-4684-9093-0_27. ISBN 978-1-4684-9095-4. ПМИД  868643.
  16. ^ Тояма Б.Х., Хетцер М.В. (январь 2013 г.). «Белковый гомеостаз: живи долго, не процветай». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 14 (1): 55–61. дои : 10.1038/nrm3496. ПМК 3570024 . ПМИД  23258296. 
  17. ^ ab Соуто Э.Б., Рибейро А.Ф., Феррейра М.И., Тейшейра М.К., Симоджо А.А., Сориано Дж.Л. и др. (январь 2020 г.). «Новые нанотехнологии для лечения и восстановления ожогов кожи». Международный журнал молекулярных наук . 21 (2): 393. doi : 10.3390/ijms21020393 . ПМК 7013843 . ПМИД  31936277. 
  18. ^ аб Се Х, Лучези Л, Чжэн Б, Ладич Э, Пинеда Т, Мертен Р и др. (1 сентября 2017 г.). «Лечение ожогов и хирургических ран рекомбинантным тропоэластином человека приводит к образованию новых волокон эластина в рубцах». Журнал ухода за ожогами и исследований . 38 (5): е859–е867. дои : 10.1097/BCR.0000000000000507. PMID  28221299. S2CID  39251937.
  19. ^ Валенсуэла К.Д., Вагнер В.Л., Беннетт Р.Д., Исаси А.Б., Белль Дж.М., Молтер К. и др. (сентябрь 2017 г.). «Внеклеточная сборка элемента эластиновой кабельной линии в развивающемся легком». Анатомическая запись . 300 (9): 1670–1679. дои : 10.1002/ar.23603. ПМК 6315300 . ПМИД  28380679. 
  20. ^ Умеда Х., Такеучи М., Суяма К. (апрель 2001 г.). «Две новые сшивки эластина, имеющие пиридиновый скелет. Влияние аммиака на сшивку эластина in vivo». Журнал биологической химии . 276 (16): 12579–12587. дои : 10.1074/jbc.M009744200 . ПМИД  11278561.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Эта статья включает текст из Национальной медицинской библиотеки США , который находится в свободном доступе .