Stanniokalcyna

Stanniokalcyna (pierwotnie nazywana hipokalcyną lub teleokalcyną lub paratyryną ) to rodzina hormonów, które regulują równowagę wapnia i fosforanów w organizmie. Pierwsza odkryta stanniokalcyna pochodziła z ryb i została zidentyfikowana jako główny czynnik zmniejszający wapń ( hipokalcemia ). Wyizolowano ją ze specjalnych organów ryb zwanych ciałkami Stanniusza , stąd nazwa stanniokalcyna. Z chemicznego punktu widzenia stanniokalcyny są białkami glikozylowanymi (tj. białkami zawierającymi węglowodany, czyli tzw glikoproteiny ) o masie cząsteczkowej 50 kDa . Występują w parach molekularnych ( homodimerach ) i są połączone ze sobą wiązaniami dwusiarczkowymi . Stanniokalcyny składają się z około 250 aminokwasów.

Odkrycie

W 1839 roku niemiecki anatom Hermann Friedrich Stannius odkrył parę nowych struktur wewnątrz nerek jesiotra i ryb kostnoszkieletowych. Uważał, że są one rodzajem nadnerczy (występujących u ssaków) u tych ryb. W 1896 r. francuski fizjolog A. Petit wykazał, że usunięcie jednej struktury prowadzi do degeneracji drugiej. Zasugerował, że te struktury były narządami wydzielania wewnętrznego. W 1908 roku włoski zoolog Ercole Giacomini jako pierwszy opisał, że struktury te występują tylko u ryb pozbawionych przytarczyc . Odróżnił je i nazwał „tylnymi międzynerkami” od przedniej części nerki, którą nazwał „przednią międzynerkami”. Francuski fizjolog M. Fontaine poinformował, że ciałka były odpowiedzialne za kontrolowanie poziomu wapnia we krwi. W 1971 roku Peter KT Pang z Yale University wykazał u samców rybików , Fundulus heteroclitus , że ciałka kontrolują metabolizm wapnia. Odkrył, że usunięcie ciałka prowadzi do powstania kamienia nerkowego i zwiększenie stężenia wapnia w surowicy. W połowie lat 70. potwierdzono, że ciałka wydzielają czynnik obniżający poziom wapnia, podobny do kalcytoniny , ale zupełnie inny. a Pang nadał przyszłą nazwę „hipokalcyna”. Związek chemiczny został wyizolowany w 1986 roku z łososia sockeye ( Oncorhynchus nerka ), a ponieważ pochodziła od teleostu, nazwano ją „teleokalcyną”. Lepszą izolację odnotowano w 1988 roku z różnych gatunków, w tym węgorza europejskiego, tilapii, złotych rybek i karpia. Uświadomiono sobie, że zarówno hipokalcyna, jak i teleokalcyna to to samo. Wykazano ostatecznie, że wyizolowany związek był czynnikiem obniżającym poziom wapnia u tych ryb. W 1990 roku opracowano dokładny skład chemiczny i wojnę biosyntezy i nadano jej nazwę „stanniokalcyna”, ponieważ stwierdzono, że jest wytwarzana wyłącznie przez ciałka Stanniusza. Kompletna sekwencja aminokwasowa została opisana w 1995 roku.

Struktura

Stanniokalcyna jest glikoproteiną występującą w postaci homodimeru, czyli połączenia dwóch podobnych cząsteczek peptydowych. Każda pojedyncza cząsteczka składa się ze 179 aminokwasów. Sekwencja peptydowa charakteryzuje się obecnością 11 reszt pół-Cys i jednego miejsca N-glikozylacji . Rzeczywista sekwencja aminokwasów i całkowita długość różnią się między gatunkami, stąd masa cząsteczkowa. U większości gatunków ma wielkość 54 kDa. łososia atlantyckiego jest to tylko 44 kDa . U kumpla łososia homodimer jest połączony pojedynczym intermonomerycznym wiązaniem dwusiarczkowym w Cys169. Każdy monomer z kolei zawiera pięć wewnątrzmonomerycznych wiązań dwusiarczkowych utworzonych między Cys12-Cys26, Cys21-Cys41, Cys32-Cys81, Cys65-Cys95 i Cys102-Cys137. Jego synteza jest regulowana przez ekspresję mRNA STC (stannioklacyny). Sekwencja mRNA STC różni się w zależności od gatunku. Na przykład u łososia ma około 2 kilozasad długości i koduje podstawowy produkt translacji składający się z 256 aminokwasów. Pierwsze 33 reszty składają się na region pre-pro (forma nieaktywna) hormonu, podczas gdy pozostałe 223 reszty tworzą dojrzałą postać hormonu. W regionie kodującym białko zidentyfikowano jedną połączoną przez N sekwencję konsensusową glikozylacji, jak również nieparzystą liczbę reszt półcysteiny, z których ta ostatnia umożliwiłaby wiązanie międzyłańcuchowe lub dimeryzację podjednostek monomerycznych.

Funkcjonować

U ryb kostnoszkieletowych stanniokalcyna jest głównym hormonem regulującym poziom wapnia. Chociaż obecny jest również inny hormon zmniejszający wapń, kalcytonina, ryby te wymagają bardziej wydajnego hormonu, ponieważ wapń szybko dostaje się do ich krwi przez skrzela i ścianę jelita. Stąd docelowymi miejscami stanniokalsyny są skrzela i jelita, gdzie wychwyt (wchłanianie) wapnia jest bezpośrednio hamowany. Wzrost stężenia wapnia w surowicy wyzwala uwalnianie stanniokalcyny. W przeciwieństwie do kalcytoniny reguluje również poziom fosforanów. Hamuje wydalanie fosforanów z nerek.

Zmienność u innych zwierząt

Stanniokalcynę wykryto również u ssaków. U ssaków istnieją dwie odmiany, STC1, która jest zasadniczo podobna do rybiej stanniokalcyny, oraz STC2, która bardziej różni się strukturą i funkcją. , że u bezkręgowców pijawki słodkowodne zawierają hormon. W pijawkach jest produkowany w komórkach tłuszczowych ( adipocytach ).

STC1

STC1 został odkryty w 1995 roku z ludzkiej nerki. Wykazano, że wyciąg z ludzkiej nerki wykazywał takie samo działanie hamujące wapń po wstrzyknięciu rybom. Gen, który wytwarza STC1 , STC1, znajduje się na krótkim ramieniu ludzkiego chromosomu 8 (pozycja p21.2). STC1 mRNA powstaje w sercu, płucach, wątrobie, nadnerczach, prostacie i jajnikach, co wskazuje, że są to miejsca syntezy. Jajnik zawiera najwyższy poziom mRNA STC1. Stanniokalcyna ryb i STC1 ssaków są blisko spokrewnione i mają około 50% podobieństwa w swojej strukturze. Oba są odpowiedzialne za równowagę wapniowo-fosforanową. U ssaków dominującą funkcją STC1 jest aktywacja reabsorpcji fosforanów w jelicie cienkim i kanalikach proksymalnych nerki.

STC2

STC2 został odkryty w bazie danych ludzkiego DNA. U człowieka STC2 jest wytwarzany przez gen STC2 , który znajduje się na długim ramieniu ludzkiego chromosomu 5 (pozycja q35.1). Bardzo różni się od STC1 i wykazuje tylko 34% podobieństwa. mRNA STC2 znajduje się w trzustce, nerkach, śledzionie i mięśniach szkieletowych.

Znaczenie medyczne

Wiadomo, że stanniokalcyny ssaków są związane z rozwojem raka, takiego jak rak piersi i jajnika. W tych nowotworach zarówno STC1, jak i STC2 są nadmiernie wytwarzane. Ich lokalizacja w chromosomach to miejsca genów odpowiedzialnych za powstawanie nowotworów. W raku piersi podwyższone hormony odpowiadają zwiększonym receptorom estrogenowym. Zwiększony STC1 jest specyficznie powiązany z innymi rodzajami raka, w tym białaczką, rakiem jelita grubego, rakiem i rakiem płuc. STC2 jest powiązany z rakiem szyjki macicy i rakiem jajnika.

Linki zewnętrzne

• Media związane ze stanniokalcyną w Wikimedia Commons