معلومة

16.8: البروتينات السكرية وصحة الإنسان - علم الأحياء


سنختتم هذا الفصل ببعض الأمثلة على البروتينات السكرية التي تلعب أدوارًا مهمة في فسيولوجيا الإنسان. تنتج مجموعات الدم الرئيسية A و B و AB و O و Rh عن وجود أو عدم وجود بروتين سكري المستضدات جزءا لا يتجزأ من أغشية خلايا الدم الحمراء ووجود أو عدم وجود في الدم ، من الأجسام المضادة ضد المستضدات. عادة ، التعرض ل المستضدات (مواد غريبة مثل البكتيريا والفيروسات والسموم ...) تولد المناعية، ال جسم مضاد جزيئات جهاز المناعة لدينا. المناعية هي بروتينات سكرية. الوضع مع فصائل الدم هو نوع من التناقض. توجد الأجسام المضادة لفصيلة الدم الموجودة بالفعل في دم الشخص السليم ليس استجابة لغزو المستضد الأجنبي

ربما تعلم أن فصائل الدم هذه يجب أن تكون متوافقة من أجل نقل دم ناجح. يمكن أن يكون عدم التوافق بين المتبرع والمتلقي أمرًا مدمرًا. سيؤدي تفاعل مستضدات الخلايا الحمراء لفصيلة دم واحدة مع الأجسام المضادة في فصيلة دم أخرى إلى تكتل الخلايا الحمراء ، مما يحد من تدفق الدم ويقضي في النهاية على متلقي نقل الدم. يلخص الجدول أدناه لماذا يجب تجنب عمليات نقل الدم مع مجموعات الدم غير المتطابقة A ، B ، AB ، O.

المجموعة أالمجموعة بالمجموعة ABالمجموعة س
مستضدات سطح الخلية
الأجسام المضادة في الدم

لا أحد

المطابقات المقبولة بين المتبرع والمتلقيالمانحون من المجموعة "أ" أو المجموعة "س"المتبرعون من المجموعة "ب" أو المجموعة "س"المستلم العالمي (المانحون من المجموعة AB ، A ، B ، O)فقط المتبرعين من المجموعة O
لماذا تتكتل الخلايا الحمراء في الدم غير المتطابقيترابط Anti-A من المتبرع من المجموعة B ، ويجمع الخلايا الحمراء المتلقية ؛ يترابط المستلم المضاد ، خلايا الدم الحمراء المتجمعةيترابط Anti-B من المجموعة A المانحة ، ويجمع الخلايا الحمراء المتلقية ؛ يترابط المستلم المضاد A ، ويجمع الخلايا الحمراء للمانحينستربط الأجسام المضادة في دم المجموعة O أي مستضدات خلايا حمراء متبرع بها وتتسبب في تكتل الخلايا

مستضد خلايا الدم الحمراء الآخر هو عامل Rh. الناس لديهم إما (Rh +) أو لا (Rh-). في المقابل ، عندما يتلقى المتلقي Rhrecipient الدم من متبرع Rh + ، فإن الجهاز المناعي للمتلقي يصنع الأجسام المضادة المضادة لـ Rh بالطريقة المعتادة. هذا أيضا يمكن أن يسبب تكتل خلايا الدم مع عواقب وخيمة. كلمة للحكماء: إنها فكرة جيدة أن تعرف فصيلة دمك!

تحقق من موقع الصليب الأحمر (هنا) أو ويكيبيديا لمزيد من التفاصيل حول فصائل الدم.

يتضمن المثال الأخير هنا البروتينات السكرية لمركب التوافق النسيجي الرئيسي (MHC) الذي يميز الذات عن غير الذات في أنسجة الجسم وأعضائه. أصبح زرع الأعضاء الرئيسية (الكبد والكلى والقلب) من المتبرعين إلى المرضى الذين يعانون من فشل الأعضاء ، إن لم يكن روتينيًا ، فهو على الأقل شائع بشكل متزايد. قبل الزرع ، يحدد نوع الأنسجة معقد التوافق النسيجي الكبير توافق المتبرع والمتلقي ، مما يقلل من فرص رفض العضو المزروع. نظرًا لأن المتبرعين المتاحين قليلون والمطابقات الجيدة أقل ، ينتظر المرضى في قوائم ذات أولوية للحصول على عضو مطابق. حتى عندما تكون كتابة MHC مطابقة للمريض ، يتم قمع أجهزة المناعة لمتلقي الزرع بالهرمونات لتقليل فرصة الرفض بشكل أكبر. على عكس العدد المحدود لفصائل الدم ، يتم تحليل العديد من بروتينات معقد التوافق النسيجي الكبير لتحديد تطابقها. وبالتالي ، ليس من العملي (أو الضروري بشكل روتيني) "معرفة" نوع MHC الخاص بك!
في الفصل التالي ، سنلقي نظرة على وظائف الغشاء المتأصلة في الوجود الخلوي نفسه.


ما هي البروتينات السكرية وماذا تفعل

البروتين السكري هو نوع من جزيئات البروتين التي تحتوي على كربوهيدرات مرتبطة به. تحدث العملية إما أثناء ترجمة البروتين أو كتعديل لاحق للترجمة في عملية تسمى الارتباط بالجليكوزيل.

الكربوهيدرات عبارة عن سلسلة قليلة السكاريد (غليكان) مرتبطة تساهميًا بالسلاسل الجانبية متعددة الببتيد للبروتين. بسبب مجموعات -OH من السكريات ، فإن البروتينات السكرية هي أكثر ماءً من البروتينات البسيطة. هذا يعني أن البروتينات السكرية تنجذب إلى الماء أكثر من البروتينات العادية. تؤدي الطبيعة المحبة للماء للجزيء أيضًا إلى الطي المميز للبنية الثلاثية للبروتين.

الكربوهيدرات عبارة عن جزيء قصير ، غالبًا ما يكون متفرّعًا ، وقد يتكون من:

  • السكريات البسيطة (على سبيل المثال ، الجلوكوز ، الجالاكتوز ، المانوز ، الزيلوز)
  • السكريات الأمينية (السكريات التي تحتوي على مجموعة أمينية ، مثل N-acetylglucosamine أو N-acetylgalactosamine)
  • السكريات الحمضية (السكريات التي تحتوي على مجموعة الكربوكسيل ، مثل حمض السياليك أو حمض N-acetylneuraminic)

ما هي وظائف البروتينات السكرية؟

البروتينات السكرية هي نوع من البروتين يحتوي على بقايا السكر. توجد البروتينات السكرية عادة على سطح الخلايا وتساعد في العمليات المهمة في الجسم.

البروتينات السكرية هي شكل من أشكال البروتين يحتوي على بقايا السكر. قد تتغير الخصائص المختلفة للسكر بحيث يربط نفسه بخاصية البروتين. تعتمد البروتينات السكرية على السكر لتعمل بشكل صحيح. يساعدهم السكر في الوصول إلى وجهتهم في كائن الخلية. يلعبون دورًا مهمًا في الجسم على مستوى الخلية. توجد البروتينات السكرية عادة على سطح الخلايا. هنا ، تعمل كبروتينات غشائية تسهل أحيانًا بعض عمليات الجسم المهمة مثل التكاثر. هناك ثلاثة أنواع مختلفة من البروتينات السكرية يتم تحديدها بشكل متمايز من خلال آلية تركيبها وهيكلها. هذه البروتينات السكرية هي إما بروتينات سكرية مرتبطة بـ N أو مرتبطة بـ O أو غير إنزيمية.

فهم كيفية عمل البروتينات السكرية في الجسم تساعد البروتينات السكرية في تطوير وظيفة الأنسجة عندما تلتصق بالخلايا الموجودة في الجسم. توجد البروتينات السكرية في الأنسجة الضامة وجدران الخلايا وبلازما الدم. اعتمادًا على مكان وجودهم في الجسم ، سيعرضون اختلافات هيكلية. تلعب البروتينات السكرية دورًا رئيسيًا في التكاثر نظرًا لوجودها على سطح الحيوانات المنوية. تعمل البروتينات السكرية على تغيير نفاذية غشاء البلازما مما يسهل جذب البيض إلى خلايا الحيوانات المنوية.

البروتينات السكرية المرتبطة بـ N يتم تعديل هذه الأنواع من البروتينات السكرية وتصنيعها داخل عضيات غشاء الخلية. يتم إنشاء جزء البروتين من البروتين السكري على السطح بواسطة الأحماض الأمينية الأخرى. هذا يخلق سلسلة بوليمر خطية من الأحماض الأمينية تسمى عديد الببتيد. يتم استخدام ما لا يقل عن 20 نوعًا مختلفًا من الأحماض الأمينية لإنشاء عديد الببتيدات. يعتبر ترتيب الأحماض الأمينية في سلسلة البولي ببتيد أمرًا حاسمًا لوظيفتها. هذا الترتيب يسمى تسلسل الأحماض الأمينية. تم العثور على استيراد هذا عندما يعتبر المرء أنه إذا تم ترتيب الأحماض الأمينية في تسلسل مختلف ، فلن يكون لها نفس الوظيفة.

تحتوي بعض البروتينات السكرية المرتبطة بـ N على الكربوهيدرات. لا تلتصق الكربوهيدرات بعديد ببتيدات واحدًا تلو الآخر. بدلاً من ذلك ، ترتبط الكربوهيدرات التي تحتوي على أنواع مختلفة من بقايا السكر بالبروتين المترجم. يتم تعديل الكربوهيدرات الموجودة داخل البروتين السكري بواسطة إنزيمات تقضي أيضًا على بعض السكريات. ثم يعلق السكريات الأخرى بحيث تشكل بروتينات سكرية جديدة.

البروتينات السكرية المرتبطة بـ O يتم إنشاء هذه الأنواع من البروتينات السكرية عن طريق إضافة السكر إلى سلسلة الهيدروكسيل والببتيدات. وهي تختلف عن البروتينات السكرية المرتبطة بـ N لأنها مصنوعة عن طريق إضافة نوع واحد من السكر في كل مرة. غالبًا ما تصبح البروتينات السكرية المرتبطة بـ O جزءًا من مصفوفة خارج الخلية بعد أن تفرزها الخلية. هذه المصفوفة خارج الخلية تحيط بالبروتينات السكرية المرتبطة بـ O.

البروتينات السكرية غير الأنزيمية ينتج عن هذا البروتينات السكرية عند إضافة السكر إلى عديد الببتيدات في عملية تسمى الارتباط بالجليكوزيل. تركيز السكر والتحكم في الوقت بالجليكوزيل. يعاني الأشخاص ، الذين لديهم كميات أعلى من الجلوكوز المنتشر ، من مستويات أعلى من الارتباط بالجليكوزيل. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي البروتينات القديمة أيضًا على نسبة أعلى من الارتباط بالجليكوزيل. هذا هو الأساس الأساسي للاختبار التشخيصي للهيموجلوبين الغليكوزيلاتي الذي يستخدم للتحقق من مستويات السكر في الدم لمرضى السكر. كما أنها تستخدم في صيانتها ومراقبتها على المدى الطويل.


تحديد الأجسام المضادة ضد البروتينات السكرية غير الطبيعية باعتبارها مؤشرات حيوية محتملة لاكتشاف السرطان

اكتشف العلماء أن مرضى السرطان ينتجون أجسامًا مضادة تستهدف البروتينات السكرية غير الطبيعية (بروتينات مرتبطة بجزيئات السكر) تصنعها أورامهم. تشير نتيجة هذا العمل إلى أن الأجسام المضادة للأورام في الدم قد توفر مصدرًا مثمرًا للعلامات الحيوية الحساسة للكشف عن السرطان. نُشرت الدراسة ، المدعومة جزئيًا من قبل المعهد الوطني للسرطان (NCI) ، وهو جزء من المعاهد الوطنية للصحة ، في عدد 15 فبراير 2010 من مجلة أبحاث السرطان.

قال Sudhir Srivastava ، Ph. دكتوراه في الطب ، MPH ، رئيس مجموعة أبحاث المؤشرات الحيوية للسرطان في قسم الوقاية من السرطان في المعهد الوطني للسرطان.

الجسم المضاد هو نوع من البروتين ينتجه جهاز المناعة في الجسم عندما يكتشف مواد ضارة تسمى المستضدات. تشمل المستضدات الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا والفطريات والطفيليات والفيروسات. يتم إنتاج الأجسام المضادة أيضًا عندما يعتبر الجهاز المناعي عن طريق الخطأ الأنسجة السليمة مادة ضارة. تستهدف هذه الأجسام المضادة ، التي تسمى الأجسام المضادة الذاتية ، جزيئات وأنسجة الشخص نفسه. أظهرت الأبحاث أن مرضى السرطان يصنعون أحيانًا أجسامًا مضادة ذاتية ضد خلاياهم وأنسجتهم الخبيثة ، كجزء من الاستجابة المناعية ضد السرطانات لديهم. من غير الواضح سبب تهرب بعض الخلايا السرطانية من الدفاعات المناعية. يأمل العلماء في أن يكون لهذه الأجسام المضادة في نهاية المطاف القدرة على مساعدة الأطباء في اكتشاف السرطان عن طريق اختبار دم بسيط.

تسمى البروتينات السكرية التي كانت محور هذه الدراسة بالموسين. يتكون الميوسين من عائلة من البروتينات السكرية ، تسمى O-glycoproteins ، والتي توجد على السطح الخارجي للخلايا وتلعب دورًا مهمًا في التفاعلات من خلية إلى أخرى. تم العثور على الأورام لإنتاج أنواع وكميات مختلفة من الميوسينات مقارنة بالخلايا الطبيعية وتنتج مخاطات غيرت مجموعات السكر.

العلماء بقيادة هانز واندال ، دكتوراه في الطب ، دكتوراه و Ola Blixt ، دكتوراه ، مركز Glycomics ، جامعة كوبنهاغن في الدنمارك ، افترض أن الهياكل الجزيئية غير الطبيعية لبروتينات O-glycoproteins التي تصنعها الخلايا السرطانية قد تجعل المرضى يطورون أجسامًا مضادة ذاتية لهم. لاختبار هذه النظرية ، كان على العلماء التغلب على عدد من التحديات لتطوير أداة يمكنها بنجاح التعرف على الأجسام المضادة الذاتية للبروتينات السكرية غير الطبيعية. استخدم الفريق هذا النهج لفحص عينات الدم من مرضى سرطان الثدي والمبيض وسرطان البروستاتا.

وجدوا حاتمات غير طبيعية مميزة من نوع الميوسين O-glycopeptide (أجزاء من الجزيئات التي تتعرف عليها الأجسام المضادة وترتبط بها) والتي استهدفتها الأجسام المضادة الذاتية في مرضى السرطان - لكن هذه الأجسام المضادة كانت غائبة في الضوابط الصحية.

على الرغم من أنه سيتعين تحليل مجموعات أكبر من العينات لتقدير القيمة السريرية لهذه التقنية بشكل كامل ، فإن النتائج الأولية واعدة للغاية.

كانت الدراسة عبارة عن تعاون دولي تم تمويله جزئيًا من قبل المعهد القومي للسرطان من خلال تحالف المعاهد الوطنية للصحة العابر لعلماء الأحياء المائية للكشف عن السرطان ومخاطر السرطان. التحالف عبارة عن كونسورتيوم من مختبرات Glycomics للأورام المدعومة من المعهد القومي للسرطان والتي تعمل على الكشف عن الديناميكيات المرتبطة بالسرطان للكربوهيدرات المعقدة وتطوير المؤشرات الحيوية للكشف المبكر عن السرطان وتقييم المخاطر.

مايكل هولينجسورث ، دكتوراه ، معهد إبلي لأبحاث السرطان والأمراض المرتبطة به ، جامعة نبراسكا ، أوماها ، وهنريك كلاوسن ، دكتوراه ، دكتوراه. مركز الجليكوميكس ، جامعة كوبنهاغن ، يقود أحد مختبرات الأورام السرطانية. تعاون علماء آخرون في هذا البحث ، من مركز Glycomics ، وكلية Kings College للطب بجامعة كوبنهاغن ، ومستشفى Guy ، بلندن ، ومركز السرطان Memorial Sloan-Kettering ، بمدينة نيويورك.

يقود المعهد القومي للسرطان البرنامج الوطني للسرطان وجهود المعاهد الوطنية للصحة للحد بشكل كبير من عبء السرطان وتحسين حياة مرضى السرطان وعائلاتهم ، من خلال البحث في الوقاية وبيولوجيا السرطان ، وتطوير تدخلات جديدة ، وتدريب وتوجيه باحثين جدد . لمزيد من المعلومات حول السرطان ، يرجى زيارة موقع ويب NCI على http://www.cancer.gov أو الاتصال بخدمة معلومات السرطان في NCI على الرقم 1-800-4-CANCER (1-800-422-6237).

لمزيد من المعلومات حول تحالف علماء البيولوجيا السكرية لاكتشاف مخاطر السرطان والسرطان ، قم بزيارة: http://glycomics.cancer.gov/.

حول المعاهد الوطنية للصحة (NIH): تضم المعاهد الوطنية للصحة ، وهي وكالة الأبحاث الطبية في البلاد ، 27 معهدًا ومركزًا وهي جزء من وزارة الصحة والخدمات الإنسانية الأمريكية. المعاهد الوطنية للصحة هي الوكالة الفيدرالية الأساسية التي تجري وتدعم البحوث الطبية الأساسية والسريرية والمتعددة ، وتحقق في أسباب وعلاجات وعلاج كل من الأمراض الشائعة والنادرة. لمزيد من المعلومات حول المعاهد الوطنية للصحة وبرامجها ، قم بزيارة www.nih.gov.

المعاهد الوطنية للصحة و hellip تحويل الاكتشاف إلى الصحة ®

المرجعي

Clausen H وآخرون. تواقيع الأجسام المضادة الذاتية إلى حاتمات O-Glycopeptide الشاذة تعمل كمؤشرات حيوية غير مكتشفة للسرطان. أبحاث السرطان ، 15 فبراير 2010. DOI 10.1158 / 0008-5472. كان -09-2893.


المواد والأساليب

الموافقة على الدراسة والسكان

تمت الموافقة على جمع واستخدام اللعاب بالكامل للبحث في هذه الدراسة من قبل اللجنة الأخلاقية لجامعة الشمال الغربي (Xi & # x02019an ، الصين) والمستشفى الثاني التابع لجامعة Zhengzhou (Zhengzhou ، الصين). تم استلام الموافقة الخطية المستنيرة من المشاركين. و أجريت هذه الدراسة وفق المبادئ التوجيهية الأخلاقية لإعلان هلسنكي. بعد إجراء التنظير الداخلي القياسي وتقييم الأنسجة المرضية ، تم تسجيل الأفراد الذين تم تشخيص إصابتهم بـ ESCC الأولي (n & # x0003d16) في هذه الدراسة. تم تجنيد HVs المتطابقين مع العمر والجنس (n & # x0003d 25) من مركز الفحص الصحي في نفس المستشفى حيث خضعوا لفحص طبي. لم يكن لدى جميع المشاركين فروق ذات دلالة إحصائية بين المجموعتين فيما يتعلق بالخصائص الديموغرافية والاجتماعية والاقتصادية ونمط الحياة ، وتم استبعاد أولئك الذين تلقوا العلاج الإشعاعي قبل الجراحة أو العلاج الكيميائي أو العلاج الكيميائي الإشعاعي أو العلاج بالمضادات الحيوية من هذه الدراسة. تم تلخيص الخصائص السريرية لمرضى HVs و ESCC في الجدول 1.

الجدول 1. المعلومات الديموغرافية والسريرية لمرضى ESCC وموضوعات HV في هذه الدراسة.

جمع وتحضير اللعاب الكامل

تم وصف بروتوكول التجميع في الأدبيات السابقة (Liu et al. ، 2018 Shu et al. ، 2018). تم طرد اللعاب الكامل المجمّع عند 10000 & # x000a0g عند 4 & # x000b0C لمدة 15 & # x000a0min لإزالة المكونات غير القابلة للذوبان. وأضيف مزيج مثبط البروتياز (سيجما-ألدريتش ، الولايات المتحدة) إلى المادة الطافية المجمعة وفقًا لتوصيات الشركة المصنعة & # x02019s وتم تجميدها عند & # x0221280 & # x000b0C حتى الاستخدام.

المصفوفات الدقيقة من Lectin وتحليل البيانات

تم إنتاج المصفوفات الدقيقة للكتين باستخدام 37 محاضرة مع تفضيلات ربط مختلفة تغطي الجليكانات المرتبطة بـ N و O (Shu et al. ، 2017 Yu et al. ، 2020b). تم تحضين البروتينات السكرية المسمى Cy3 على مصفوفة ميكروأري ليكتين مع دوران لطيف في الظلام (37 & # x000b0C ، 3 & # x000a0h). تم غسل المصفوفات الدقيقة باستخدام PBST و PBS ، على التوالي ، بالطرد المركزي الجاف ، وتم مسحها ضوئيًا على الفور باستخدام ماسح ضوئي متحد البؤر Genepix 4000B (Axon Instruments ، الولايات المتحدة). تم تحليل الصور التي تم إنشاؤها بواسطة برنامج Gene pix (الإصدار 6.0 ، Axon Instruments Inc. ، Sunnyvale ، CA). تم إجراء تحليل الكتلة الهرمية المتوسط ​​غير الخاضع للإشراف (HCA) وتحليل المكون الرئيسي (PCA) بواسطة Expander 6.0 (//acgt.cs.tau.ac.il/expander/) والحزمة الإحصائية متعددة المتغيرات (المملكة المتحدة) ، على التوالي. و ال ص تم اشتقاق القيمة من اختبار Mann & # x02013Whitney اللامعلمي باستخدام برنامج GraphPad Prism (الإصدار 7.0 ، برنامج GraphPad ، Inc. ، سان دييغو ، كاليفورنيا).

تحليل النشاف اللاكتين

تم تحليل مستويات التعبير لهياكل الجليكان عن طريق نشاف اللقطة كما هو موصوف سابقًا (Zhang et al. ، 2019 Yu et al. ، 2020b). تم فصل البروتين اللعابي المجمع بنسبة 10 ٪ SDS-PAGE ونقله إلى غشاء PVDF (0.22 & # x000a0mm Millipore ، Bedford ، MA ، الولايات المتحدة). تم حظر غشاء PVDF بواسطة محلول الحجب الخالي من الكربوهيدرات (Vector Labs ، Burlingame ، CA) واحتضانه بـ Cy5 المسمى DSA و ECA و LCA و PSA و UEA-I ، على التوالي. تم فحص الغشاء بواسطة STORM FluorImager (Molecular Dynamics ، Sunnyvale ، CA ، الولايات المتحدة) وتم قياسه باستخدام برنامج ImageJ (NIH).

تحضير متقارن الجسيمات DSA- المغناطيسية

تم شطف الجسيمات المغناطيسية المغلفة بالإيبوكسي (2 & # x000a0mg) بالإيثانول ومخزن اقتران (5 & # x000a0mM NaB4ا7، 180 & # x000a0mM ح3بو4، 150 & # x000a0mM Na & # x0002b ، pH 7.4) ، على التوالي ، وتفاعل مع محلول DSA (يذوب DSA في المخزن المؤقت للاقتران) وفقًا للبروتوكول (Zhang et al. ، 2019 Yang et al. ، 2020b). بعد ذلك ، تم غسل الاتحادات بمخزن مؤقت للاقتران لإزالة الليكتينات غير المنضمة.

عزل انتقائي لكسور بروتين سكري من اللعاب بواسطة DSA- جزيئات مغناطيسية مترافقة

تم عزل البروتينات السكرية المحتوية على GlcNAc و Gal & # x003b21-4GlcNAc من مرضى ESCC و HVs باستخدام اقترانات الجسيمات المغناطيسية DSA كما هو موضح سابقًا (Zhang et al. ، 2019 Yang et al. ، 2020b). باختصار ، تم تخفيف البروتين اللعابي المجمع باستخدام المخزن المؤقت للربط (100 & # x000a0Mm Tris-HCl 150 & # x000a0mM NaCl 1 & # x000a0mM CaCl2، MgCl2، و MnCl2 الرقم الهيدروجيني 7.4) والمحتضنة مع اقتران DSA (درجة حرارة الغرفة ، 3 & # x000a0h). بعد الاهتزاز اللطيف 3 & # x000a0h ، تم غسل الاتحادات باستخدام محلول غسيل (0.1 ٪ توين -20 في محلول ربط ، درجة الحموضة 7.2) لإزالة البروتينات غير المرتبطة ، وتم التصفية من البروتينات السكرية المرتبطة بالاتحادات باستخدام محلول التصفية (8 & # x000a0M يوريا) ، 40 & # x000a0mM NH4HCO3).

عزل وتنقية الجليكان المرتبط بـ N

تم إجراء عزل وتنقية N- glycans بناءً على الطرق الموصوفة مسبقًا (Qin et al. ، 2017 Yang et al. ، 2020b). تم تركيز البروتينات السكرية وتحليتها بواسطة وحدات الترشيح الفائق Amicon Ultra-0.5 3 & # x000a0KDa (Millipore ، الولايات المتحدة) ثم تم تغيير خصائصها بإضافة 8 & # x000a0M اليوريا و 10 & # x000a0mM DTT و 10 & # x000a0mM IAM. تم استبدال البروتينات السكرية المشوهة إلى 40 & # x000a0mM NH4HCO3 المخزن المؤقت والمحتضن مع التربسين (37 & # x000b0C ، بين عشية وضحاها). تم تعطيل التربسين في الخليط عن طريق التسخين (80 & # x000b0C، 5 & # x000a0min) ثم تمت إضافة PNGase F (نيو إنجلاند بيولابس ، بيفرلي ، MA) لتحرير N-glycans (37 & # x000b0C ، بين عشية وضحاها). بعد ذلك ، تعرض الملخص إلى خراطيش HyperSep Hypercarb SPE (25 & # x000a0mg ، 1 & # x000a0mL Thermo Scientific) لإزالة الببتيدات. تم جمع N-glycans المنقى وتجفيفها بالتجميد.

توصيف N-Glycans بواسطة MALDI-TOF / TOF-MS

تميزت N-glycans بتأين امتصاص الليزر بمساعدة المصفوفة وقت الرحلة / وقت الطيران (MALDI-TOF / TOF-MS ، UltrafleXtreme ، Bruker Daltonics Bremen ، ألمانيا) كما هو موضح سابقًا (Qin et al. ، 2017 Zhang et al.، 2019 Yang et al.، 2020b). تم إعادة تعليق الجليكانات ورُصدت على هدف عينة MTP AnchorChip. بعد ذلك ، تم رصد 2 & # x000a0 & # x003bcL من 10 & # x000a0mg / mL 2،5-dihydroxybenzoic acid (DHB) مع 1 & # x000a0mM NaCl في محلول ميثانول بنسبة 50 ٪ (v / v) لإعادة بلورة N-glycans وتجفيفها بالفراغ للتحليل . تم استخدام معايير معايرة الببتيد (250 نقطة معايرة بروكر) كمعايرة جماعية. تم إجراء وضع الانعكاس الأيوني الموجب ، وتم تحليل نطاق كتلة 1،000 & # x020134،000 & # x000a0Da. تم إنشاء أطياف MS التمثيلية لقمم الكتلة N-glycan مع نسبة إشارة إلى ضوضاء أعلى من ثلاثة وتم شرحها باستخدام برنامج FlexAnalysis و GlycoWorkbench.


البروتينات السكرية: الكيمياء الحيوية والبيولوجيا ودورها في الأمراض البشرية

يحتوي عدد كبير من البروتينات الموجودة في الطبيعة على كربوهيدرات مرتبطة تساهميًا بجزء الببتيد ، وبالتالي يُطلق عليها اسم البروتينات السكرية. يتم تمثيل هذه البروتينات المترافقة بالعديد من المواد ذات الأهمية البيولوجية ، بما في ذلك الإنزيمات والهرمونات والأجسام المضادة والأغشية. لقد ثبت الآن بوضوح أن الكولاجين ، وهي بروتينات هيكلية رئيسية في الجسم ، تنتمي إلى عائلة البروتين السكري ، وقد تم تقدير وجود عدد كبير من البروتينات المحتوية على الكربوهيدرات في البلازما والإفرازات المخاطية لفترة طويلة. تمت الإشارة إلى الأهمية الطبية للبروتينات السكرية ، لأنها متورطة أيضًا. . .


أحماض السياليك و سيالوغليكوكوجناتس في بيولوجيا الحياة والصحة والمرض

أحماض السياليك و سيالوغليكوكونجيجاتس في بيولوجيا الحياة والصحة والمرض تمكن القارئ من فهم دور sialylation كتعديل لاحق متعدية. يقدم الكتاب رؤى حول أحدث المعارف في مجال علم الأحياء المائية. تلعب أحماض السياليك كمخلفات طرفية لسلاسل قليل السكاريد أدوارًا مهمة في العديد من أحداث التعرف الخلوي. بعد توليفها متعدية ، فإنها تلعب دورًا مهمًا في التعرف والإشارات والاستجابة المناعية والتفاعل بين الخلايا الخلوية. ارتبطت السيالات غير السليمة بالعديد من الأمراض بما في ذلك السرطان. في حقبة ما بعد علم الجينوم والبروتيوميات ، أصبح علم الغشاء اللعابي أكثر أهمية في فك رموز الحالات الصحية والمرضية.

أحماض السياليك و سيالوغليكوكوجناتس في بيولوجيا الحياة والصحة والمرض تمكن القارئ من فهم دور sialylation كتعديل لاحق متعدية. يقدم الكتاب رؤى حول أحدث المعارف في مجال علم الأحياء المائية. تلعب أحماض السياليك كمخلفات طرفية لسلاسل قليل السكاريد أدوارًا مهمة في العديد من أحداث التعرف الخلوي. بعد توليفها متعدية ، فإنها تلعب دورًا مهمًا في التعرف والإشارات والاستجابة المناعية والتفاعل بين الخلايا الخلوية. ارتبطت السيالات غير السليمة بالعديد من الأمراض بما في ذلك السرطان. في حقبة ما بعد علم الجينوم والبروتيوميات ، أصبح علم الغشاء اللعابي أكثر أهمية في فك رموز الحالات الصحية والمرضية.


تظهر الأبحاث حول الصيام المتقطع فوائد صحية

تشير الدلائل المستمدة من عقود من الأبحاث التي أجريت على الحيوانات والبشر إلى فوائد صحية واسعة النطاق للصيام المتقطع ، وفقًا لمراجعة أجرتها NIA للبحث ، ونشرت في نيو انغلاند جورنال اوف ميديسين. ومع ذلك ، لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد ما إذا كان الصيام المتقطع يحقق فوائد أو أنه ممكن حتى للبشر عند ممارسته على المدى الطويل ، على سبيل المثال لسنوات.

الصيام المتقطع هو نمط أكل يتضمن ساعات أو أيام من عدم تناول الطعام أو الحد الأدنى منه دون الحرمان من العناصر الغذائية الأساسية. تشمل الأنظمة المدروسة بشكل شائع صيام اليوم البديل ، والصيام المتقطع 5: 2 (صيام يومين كل أسبوع) ، والتغذية اليومية المقيدة بوقت (مثل تناول الطعام فقط خلال نافذة مدتها ست ساعات).

أظهرت مئات الدراسات التي أجريت على الحيوانات وعشرات من التجارب السريرية البشرية أن الصيام المتقطع يمكن أن يؤدي إلى تحسينات في الظروف الصحية مثل السمنة والسكري وأمراض القلب والأوعية الدموية والسرطان والاضطرابات العصبية. الأدلة أقل وضوحا لتأثيرات العمر. أظهرت الدراسات التي أجريت على الحيوانات نتائج متباينة ، حيث كان الجنس وتكوين الطعام والعمر والجينات من بين العوامل التي تؤثر على طول العمر. تضمنت التجارب البشرية بشكل أساسي تدخلات قصيرة المدى نسبيًا ، وبالتالي لم تقدم أدلة على الآثار الصحية طويلة المدى ، بما في ذلك الآثار على العمر.

مؤلفو المراجعة هم رافائيل دي كابو ، دكتوراه ، من برنامج البحوث الداخلية (IRP) التابع لـ NIA ، و Mark P. Mattson ، دكتوراه ، سابقًا في IRP التابع لـ NIA وهو حاليًا عالم أعصاب في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز.

على الرغم من أن الصيام المتقطع يؤدي غالبًا إلى انخفاض استهلاك السعرات الحرارية ، إلا أن فقدان الوزن ليس المحرك الرئيسي للفوائد الصحية التي لوحظت في الدراسات قبل السريرية والسريرية ، وفقًا للمؤلفين. بدلاً من ذلك ، فإن الآلية الرئيسية هي التبديل الأيضي ، حيث يحفز الصيام الجسم على تحويل مصدر طاقته من الجلوكوز المخزن في الكبد إلى الكيتونات المخزنة في الدهون.

كتب المؤلفون: "أجسام الكيتون ليست مجرد وقود يستخدم خلال فترات الصيام". "إنها جزيئات إشارات قوية لها تأثيرات كبيرة على وظائف الخلايا والأعضاء."

يبدأ تكوين الكيتون ، أو زيادة الكيتونات في مجرى الدم ، نشاطًا في مجموعة متنوعة من مسارات الإشارات الخلوية المعروفة بتأثيرها على الصحة والشيخوخة. يعزز هذا النشاط دفاعات الجسم ضد الإجهاد التأكسدي والتمثيل الغذائي ويبدأ في إزالة أو إصلاح الجزيئات التالفة. يمتد تأثير التولد الكيتون إلى فترة عدم الصيام ويمكن أن يحسن تنظيم الجلوكوز ويزيد من مقاومة الإجهاد ويوقف الالتهاب.

يوضح المؤلفون: "يؤدي التعرض المتكرر لفترات الصيام إلى استجابات تكيفية دائمة تمنح مقاومة للتحديات اللاحقة". لا تشمل "الفوائد واسعة النطاق" مقاومة الأمراض فحسب ، بل تشمل أيضًا تحسين الأداء العقلي والبدني.

يعترف المؤلفون بالعوائق التي تحول دون تبني الصيام المتقطع على نطاق واسع: الممارسة المتأصلة في الدول المتقدمة المتمثلة في ثلاث وجبات في اليوم بالإضافة إلى الوجبات الخفيفة (جنبًا إلى جنب مع التوافر الجاهز للطعام وتسويقه) ، والانضباط المطلوب للتحول إلى نمط جديد لتناول الطعام وعدم وجود تدريب الطبيب على تدخلات الصيام المتقطع. يقترح المؤلفون أن الأطباء الذين يصفون الصيام المتقطع يشجعون مرضاهم على اعتماد جدول تدريجي على مراحل بالتشاور مع اختصاصي تغذية أو اختصاصي تغذية.

بالإضافة إلى مسألة التأثيرات طويلة المدى للصيام المتقطع على البشر ، يشير المؤلفون إلى مجالين آخرين يتطلبان مزيدًا من البحث. هناك حاجة لدراسات لتحديد ما إذا كان نمط الأكل هذا آمنًا للأشخاص الذين يتمتعون بوزن صحي ، أو لمن هم أصغر أو أكبر سنًا ، نظرًا لأن معظم الأبحاث السريرية أجريت حتى الآن على البالغين الذين يعانون من زيادة الوزن ومتوسطي العمر. بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة إلى البحث لتحديد الأدوية الآمنة والفعالة التي تحاكي آثار الصيام المتقطع دون الحاجة إلى تغيير عادات الأكل بشكل كبير.

تم دعم مقالة المراجعة هذه والعديد من الدراسات البحثية التي تم الاستشهاد بها من قبل NIA.

المرجعي: دي كابو آر وماتسون إم بي. آثار الصيام المتقطع على الصحة والشيخوخة والمرض. نيو انغلاند جورنال اوف ميديسين. 2019381 (26): 2541-2551. دوى: 10.1056 / NEJMra1905136.


أساليب

تم وصف تحليلات مشاركة الببتيد على نطاق واسع في مكان آخر [16 ، 17]. باختصار ، سارس-CoV-2 سبايك بروتين سكري (تم تشريح تسلسل البروتين الأولي لبروتين NCBI إلى hexa- و heptapeptides يقابله بقايا واحدة (على سبيل المثال ، MFVFLV ، FVFLVL ، VFLVLL ، FLVLLP) ، وحصلنا على 1268 hexapeptides و 1267 heptapeptides. أو heptapeptide كمسبار لمسح حدوث نفس hexa- أو heptapeptide في البروتين المرجعي من الكائنات الثديية التالية (مع معرف التصنيف بين قوسين): الانسان العاقل (9606) فأر ، موس العضلات (10090) فأر ، الجرذ النرويجي (10116) قطة ، فيليس كاتوس (9685) كلب ، كانيس الذئبة المألوفة (9615) أرنب ، Oryctolagus cuniculus (9986) شمبانزي الكهوف عموم (9598) غوريلا غوريلا غوريلا غوريلا (9595) وقرود المكاك ريسوس ، مكاكا مولاتا (9544). تمت إضافة ثلاثة بروتينات فيروسية كعناصر تحكم في الفيروسات التاجية: الفيروس التاجي البشري HKU1 (290028) الفيروس التاجي البشري 229E (11137) والفيروس التاجي البشري OC43 (31631). أجريت تحليلات المطابقة hexa / heptapeptide باستخدام برنامج Pir Peptide Matching [18].

تم حساب القيمة المتوقعة لمشاركة هيكسا ببتيد بين بروتينين من خلال النظر في عدد جميع هيكسا ببتيدات الممكنة. نظرًا لأنه في هيكسا ببتيد ، يمكن أن تكون كل بقايا أيًا من 20 حمض أميني (أأ) ، وهو عدد جميع هيكسا ببتيدات الممكنة ن اعطي من قبل ن = 20 6 = 64 × 10 6. بعد ذلك ، يتناسب عدد مرات الحدوث المتوقعة طرديًا مع عدد هيكسا ببتيدات في البروتينين ويتناسب عكسًا مع ن. بافتراض أن عدد هيكسا ببتيدات في البروتينين هو & lt & lt ن وإهمال الوفرة النسبية لـ aa ، نحصل على صيغة مشتقة بالتقريب ، حيث يكون العدد المتوقع من hexapeptides هو 1 /ن أو 20 6. من خلال تطبيق نفس الحساب ، فإن القيمة المتوقعة لمشاركة heptapeptide بين بروتينين تساوي 20 7.


تعمل أوقات الصيام اليومية الأطول على تحسين الصحة وطول العمر لدى الفئران

أدت زيادة الوقت بين الوجبات إلى جعل ذكور الفئران أكثر صحة بشكل عام وعيش أطول مقارنة بالفئران التي تناولت الطعام بشكل متكرر ، وفقًا لدراسة جديدة نُشرت في عدد 6 سبتمبر 2018 من استقلاب الخلية. أفاد علماء من المعهد الوطني للشيخوخة (NIA) في المعاهد الوطنية للصحة ، وجامعة ويسكونسن-ماديسون ، ومركز بنينجتون للأبحاث الطبية الحيوية ، باتون روج ، لويزيانا ، أن الصحة وطول العمر تتحسن مع زيادة وقت الصيام ، بغض النظر عما يحدث. أكلت الفئران أو عدد السعرات الحرارية التي استهلكتها.

قال ريتشارد جيه. هودز ، مدير NIA: "أظهرت هذه الدراسة أن الفئران التي تناولت وجبة واحدة يوميًا ، وبالتالي كان لديها أطول فترة صيام ، بدا أنها تتمتع بعمر أطول ونتائج أفضل لأمراض الكبد الشائعة المرتبطة بالعمر واضطرابات التمثيل الغذائي". دكتوراه في الطب "تظهر هذه النتائج المثيرة للاهتمام في نموذج حيواني أن التفاعل بين إجمالي السعرات الحرارية وطول فترات التغذية والصيام يستحق نظرة فاحصة."

قسم العلماء عشوائيا 292 من ذكور الفئران إلى مجموعتين للنظام الغذائي. تلقت إحدى المجموعات نظامًا غذائيًا من مصادر طبيعية كان أقل في السكريات والدهون النقية ، وأعلى في البروتين والألياف من النظام الغذائي الآخر. تم بعد ذلك تقسيم الفئران في كل مجموعة نظام غذائي إلى ثلاث مجموعات فرعية بناءً على عدد المرات التي حصلوا فيها على الطعام. تمكنت المجموعة الأولى من الفئران من الوصول إلى الطعام على مدار الساعة. تم تغذية مجموعة ثانية من الفئران بسعرات حرارية أقل بنسبة 30 في المائة يوميًا من المجموعة الأولى. كانت المجموعة الثالثة عبارة عن وجبة طعام ، والحصول على وجبة واحدة تضاف إلى العدد الدقيق للسعرات الحرارية كمجموعة على مدار الساعة. تعلمت الفئران التي تتغذى بالوجبات والسعرات الحرارية المقيدة تناول الطعام بسرعة عندما يكون الطعام متاحًا ، مما أدى إلى فترات صيام يومية أطول لكلا المجموعتين.

قام العلماء بتتبع صحة الفئران الأيضية طوال حياتها حتى وفاتها الطبيعية وفحصها بعد الوفاة. أظهرت الفئران التي تتغذى بالوجبات والسعرات الحرارية المقيدة تحسنًا في الصحة العامة ، كما يتضح من التأخير في الضرر الشائع المرتبط بالعمر للكبد والأعضاء الأخرى ، وطول العمر. أظهرت الفئران المقيدة بالسعرات الحرارية أيضًا تحسنًا ملحوظًا في مستويات الجلوكوز والأنسولين أثناء الصيام مقارنة بالمجموعات الأخرى. ومن المثير للاهتمام ، وجد الباحثون أن تركيبة النظام الغذائي لم يكن لها تأثير كبير على عمر الوجبة التي يتم تغذيتها ومجموعات السعرات الحرارية المقيدة.

كان للفئران ذات أوقات الصيام الأطول (باللون الأخضر) والأوقات الأقصر عندما يكون الطعام متاحًا (باللون الأحمر) نتائج صحية وطول عمر أفضل من الفئران التي سُمح لها بتناول الطعام على مدار الساعة. - صورة الائتمان NIA IRP.

وفقًا للمؤلف الرئيسي للدراسة ، رافائيل دي كابو ، دكتوراه ، رئيس فرع علم الشيخوخة المترجم ببرنامج NIA Intramural Research ، درس العلماء الآثار المفيدة لتقييد السعرات الحرارية لأكثر من قرن ، ولكن تأثير زيادة الصيام مرات في الآونة الأخيرة تم فحصها عن كثب.

قال دي كابو: "أدت زيادة أوقات الصيام اليومية ، دون تقليل السعرات الحرارية وبغض النظر عن نوع النظام الغذائي المستهلكة ، إلى تحسن شامل في الصحة والبقاء على قيد الحياة لدى ذكور الفئران". "لعل فترة الصيام اليومية الممتدة هذه تمكن آليات الإصلاح والصيانة التي قد تكون غائبة في التعرض المستمر للطعام".

يقول الباحثون إن النتائج التي توصلوا إليها مشجعة للدراسات المستقبلية حول كيف أن هذه الأنواع من أنماط الأكل المقيدة بالوقت قد تساعد البشر في الحفاظ على وزن صحي وتقليل بعض الاضطرابات الأيضية الشائعة المرتبطة بالعمر. وفقًا لدي كابو ، تشمل الخطوات التالية لهذا البحث توسيع هذه النتائج لتشمل سلالات أخرى من الفئران وأنواع حيوانات المختبر الأخرى التي تستخدم كلا الجنسين ، ولإيجاد الترجمة المحتملة للنتائج في البشر.

حول المعهد الوطني للشيخوخة (NIA): The NIA leads the federal government effort conducting and supporting research on aging and the health and well-being of older people. The Institute’s broad scientific program seeks to understand the nature of aging and to extend the healthy, active years of life. For more information on research, aging, and health, go to the NIA website.

About the National Institutes of Health: NIH, the nation's medical research agency, includes 27 institutes and centers and is a component of the U.S. Department of Health and Human Services. المعاهد الوطنية للصحة هي الوكالة الفيدرالية الأساسية التي تجري وتدعم البحوث الطبية الأساسية والسريرية والمتعددة ، وتحقق في أسباب وعلاجات وعلاج كل من الأمراض الشائعة والنادرة. For more information about NIH and its programs visit the NIH website.


شاهد الفيديو: الدرس 03:علوم طبيعية اولى متوسط دور الاغذية في الجسم (كانون الثاني 2022).