α-кетоглутаровая кислота
Имена | |
---|---|
Предпочтительное название ИЮПАК 2-оксопентандиовая кислота | |
Другие имена 2-кетоглутаровая кислота альфа-кетоглутаровая кислота 2-оксоглутаровая кислота Оксоглутаровая кислота | |
Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
ЧЭБИ | |
ХимическийПаук | |
Лекарственный Банк | |
Информационная карта ECHA | 100.005.756 |
КЕГГ | |
МеШ | альфа-кетоглутаровая+кислота |
ПабХим CID | |
НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
Характеристики | |
С 5 Н 6 О 5 | |
Молярная масса | 146.098 g·mol −1 |
Температура плавления | 115 ° C (239 ° F; 388 К) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). |
α-Кетоглутаровая кислота (также называемая 2-оксоглутаровой кислотой) представляет собой дикарбоновую кислоту , т.е. жирную кислоту с короткой цепью, содержащую две карбоксильные группы (карбоксильные группы, обозначаемые как CO 2 H ), где C, O и H обозначают углерод , кислород и водород соответственно (см. рисунок рядом). Однако почти все ткани животных и внеклеточные жидкости имеют pH выше 7. При этих основных уровнях pH α-кетоглутаровая кислота существует почти исключительно в виде конъюгированного основания . То есть он имеет два отрицательных электрических заряда из-за выделения положительно заряженного водорода (т. е. ЧАС + ) от обеих его теперь отрицательно заряженных карбоксильных групп, CO − 2 (см. Теорию сопряженных кислотно-основных свойств) . Эта молекула с двойным отрицательным зарядом называется α-кетоглутарат или 2-оксоглутарат. [2]
β-кетоглутаровая кислота (также называемая 3-оксоглутаровой кислотой и ацетондикарбоновой кислотой) и ее сопряженное основание, β-кетоглутарат, отличаются от α-кетоглутаровой кислоты и α-кетоглутарата положением их кетона, т.е. двойной связи углерод-кислород (C =О). C=O β-кетоглутаровой кислоты и β-кетоглутарата находится на втором углероде после CO 2 H, тогда как C=O α-кетоглутаровой кислоты и α-кетоглутарата находится на углероде, соседнем с атомом углерода. СО 2 Н. «Кетоглутаровая кислота» и «кетоглутарат», если они не квалифицированы как α или β, почти всегда относятся соответственно к α-кетоглутаровой кислоте или α-кетоглутарату. [2] β-кетоглутарат не обладает биологическим действием, которое оказывает α-кетоглутарат; предполагается даже ингибировать по крайней мере одно действие α-кетоглутарата (см. следующий раздел «β-кетоглутаровая кислота и ТЕТ-2»). [3] β-кетоглутаровая кислота используется для синтеза других соединений (см. Применение β-кетоглутаровой кислоты ), таких как циклогексенон , который сам по себе широко используется для синтеза других соединений. [4]
α-кетоглутарат является промежуточным продуктом цикла лимонной кислоты ; этот цикл обеспечивает энергию, используемую клетками. [2] Он также является промежуточным продуктом или промежуточным продуктом некоторых других метаболических путей . [2] [5] К ним относятся его роль в метаболических путях, которые: производят ключевые аминокислоты и в процессе регулируют клеточные уровни углерода, азота и аммиака ; [5] снизить клеточные уровни потенциально токсичных активных форм кислорода ; [6] [7] и синтезируют нейромедиатор гамма-аминомасляную кислоту . [8] Он также действует как прямой стимулятор или кофактор (т. е. необходим, но сам не стимулирует) различных клеточных функций, как это определено в исследованиях, которые в основном являются доклиническими (т. е. проводятся на животных моделях заболеваний или на тканях животных или человека). . Эти исследования предоставили доказательства того, что α-кетоглутарат способствует регуляции: функции почек; [9] преимущества упражнений с отягощениями в снижении ожирения, укреплении мышц и предотвращении мышечной атрофии; [10] толерантность к глюкозе, определенная в тестах на толерантность к глюкозе ; [11] старение и развитие изменений, связанных со старением, включая расстройства и заболевания, связанные со старостью; [12] развитие и/или прогрессирование некоторых видов рака и воспалений ; [13] и дифференцировка незрелых Т-клеток в зрелые Т-клетки. [14]
Функции
[ редактировать ]Метаболические взаимодействия
[ редактировать ]Цикл лимонной кислоты
[ редактировать ]α-Кетоглутарат является компонентом цикла лимонной кислоты , циклического метаболического пути, расположенного в митохондриях . Этот цикл обеспечивает энергию, необходимую клеткам, путем последовательного метаболизма (обозначенного → ) цитрата через семь промежуточных метаболитов, а затем преобразования восьмого промежуточного метаболита, оксалоацетата, обратно в цитрат: [2]
- цитрат → цис-аконитат → изоцитрат → α-кетоглутарат → сукцинил-КоА → сукцинат → фумарат → малат → оксалоацетат → цитрат
В этом цикле фермент изоцитратдегидрогеназа 3 преобразует изоцитрат (изоцитрат имеет 4 изомера, из которых только (-)-d-трео-изомер является естественным изомером в цикле лимонной кислоты. [15] ) до α-кетоглутарата, который на следующем этапе превращается в сукцинил-КоА под действием оксоглутаратдегидрогеназы комплекса ферментов . Вне цикла лимонной кислоты α-кетоглутарат образуется за счет а) ферментов изоцитратдегидрогеназы 1 или 2, которые удаляют карбоксильную группу из изоцитрата путем окислительного декарбоксилирования с образованием α-кетоглутарата; б) глутаминолиз , при котором фермент глутаминаза удаляет аминогруппу (т.е. -NH 2 ) из глутамина с образованием глутамата, который превращается в α-кетоглутарат с помощью любого из трех различных ферментов: глутаматдегидрогеназы , аланинтрансаминазы или аспартаттрансаминазы (см. Пути глутаминолиза ); и c) различные реакции пиридоксальфосфат -зависимого трансаминирования, опосредованные, например, ферментом аланинтрансаминазой , [16] при котором глутамат превращается в α-кетоглутарат, «отдавая» его −NH 2 в другие соединения (см. трансаминирование ). [5] [17] Действуя по этим путям, α-кетоглутарат способствует выработке аминокислот, таких как глутамин , пролин , аргинин и лизин , а также снижению уровня клеточного углерода и азота (т. е. N); чрезмерных уровней этих двух потенциально токсичных элементов в клетках и тканях. это предотвращает накопление [6] [16] [17] Нейротоксин аммиак ( т.е. NH 3 ), также предотвращается накопление формы в тканях. На этом метаболическом пути Группа −NH 2 аминокислоты переносится на α-кетоглутарат; при этом образуется α-кетокислота исходной аминокислоты и аминосодержащий продукт α-кетоглутарата, глутамат. Клеточный глутамат попадает в кровоток и поглощается печенью, куда доставляет приобретенный Группа −NH 2 в цикл мочевины . Фактически, последний путь удаляет избыток аммиака из организма в виде мочевины . [6] [7] [18]
Активные формы кислорода
[ редактировать ]Многие состояния могут вызвать чрезмерное накопление активных форм кислорода, таких как гидроксильный радикал (т.е. • HO), перекись водорода (т.е. H 2 O 2 ) и супероксид-анион (т. е. O 2 − ). Эти повреждающие ткани виды кислорода могут привести к чрезмерному воспалению, атеросклерозу , сердечно-сосудистым заболеваниям , неврологическим расстройствам , болезням, связанным со старением , и различным видам рака. Антиоксидантные ферменты (т.е. супероксиддисмутаза , каталаза и глутатионпероксидаза ) и неферментативные антиоксидантные агенты (например, глутатион , витамин С и витамин Е) снижают уровни этих болезнетворных агентов. α-Кетоглутарат – один из неферментативных антиоксидантов. Он реагирует с перекисью водорода (H 2 O 2 ) с образованием сукцината , диоксида углерода (т.е. CO 2 ) и воду (т.е. ( H 2 O ), тем самым снижая уровень H 2 O 2 . Защитное действие α-кетоглутарата по снижению токсического воздействия H 2 O 2 наблюдалось у Drosophila melanogaster (т. е. плодовых мух), других животных и человека. Кроме того, α-кетоглутарат повышает активность супероксиддисмутазы , которая преобразует высокотоксичные ( O −
2 ) радикал к молекулярному кислороду (т.е. O 2 ) и H
22О
2 . [6] [7]
Образование нейромедиатора гамма-аминомасляной кислоты.
[ редактировать ]Исследование, проведенное на ГАМКергических нейронах (т.е. нервных клетках) в неокортексе головного мозга крыс, показало, что цитозольная форма фермента аспартаттрансаминазы метаболизирует α-кетоглутарат до глутамата , который, в свою очередь, метаболизируется декарбоксилазой глутаминовой кислоты до ингибирующего нейромедиатора гамма-аминотрансмиттера . аминомасляная кислота . Эти метаболические реакции происходят на концах тормозных аксонов ГАМКергических нейронов и приводят к высвобождению гамма-аминомасляной кислоты, которая затем подавляет активацию близлежащих нейронов. [8] [19]
Биодействие α-кетоглутарата
[ редактировать ]Биодействия, зависимые от рецептора OXGR1
[ редактировать ]OXGR1 (также известный как GPR99) представляет собой рецептор, связанный с G-белком , т.е. рецептор, расположенный на поверхностной мембране клеток , который связывает определенные лиганды и тем самым стимулирует активацию G-белков , которые вызывают заранее запрограммированные ответы в родительских клетках. OXRG1 был идентифицирован как рецептор: а) α-кетоглутарата в 2004 г.; [20] [21] б) три лейкотриена : лейкотриены E4 , C4 и D4 в 2013 г. [22] [23] и в) итаконат в 2023 году. [20] [21] Эти лиганды обладают следующей относительной способностью стимулировать ответы в клетках, несущих OXGR1 (обратите внимание, что LTE4 может стимулировать OXGR1 в концентрациях, намного меньших, чем у других четырех лигандов):
- LTE4 >> LTC4 = LTD4 > α-кетоглутарат = итаконат.
Может быть трудно определить, вызывает ли стимулирующий OXGR1 агент функциональный ответ путем активации OXGR1, а не какого-либо другого механизма. Чтобы провести это различие, исследования показали, что действие агента, активирующего OXGR1, на культивируемые клетки, культивируемые ткани или животных не происходит или снижается, когда эти клетки, ткани или животные были изменены таким образом, что они не экспрессируют или не экспрессируют экспрессируют значительно сниженные уровни белка OXGR1, [20] [21] [22] [24] или когда их действие ингибируется антагонистами рецептора OXGR1 . OXGR1 ингибируется монтелукастом , хорошо известным ингибитором цистеиниллейкотриенового рецептора 1 , т.е. рецептора LTD4, LTC4 и LTE4. Монтелукаст также блокирует связывание этих лейкотриенов с OXGR1 и тем самым ингибирует их активацию. В одном исследовании были представлены доказательства того, что α-кетоглутарат связывается с OXGR1. Предполагается, что монтелукаст аналогичным образом блокирует связывание α-кетоглутарата и тем самым ингибирует его активацию OXGR1. [22] [24]
Функции почек
[ редактировать ]Белок пендрин способствует электронейтральному обмену тканевых хлоридов (Cl − мочи ) для бикарбоната (HCO 3 − ) на апикальных поверхностях (т. е. поверхностях, обращенных к моче) почечных β-интеркалированных клеток (также называемых интеркалированными клетками типа B) и не-α, не-β-интеркалированных клеток (также называемых не-A, не-B-интеркалированными клетками) почек в системе собирательных трубочек (т.е. CDS). [25] Исследование на мышах показало, что OXGR1 колокализуется с пендрином в β-интеркалированных клетках и не-α-не-β-интеркалированных клетках, выстилающих канальцы CDS почек. Интеркалированные клетки в канальцах CDS, выделенные у мышей, использовали пендрин в сочетании с электронейтральным белком-обменником бикарбоната натрия 1 для опосредования Cl. − для ОХС 3 − обмен. α-Кетоглутарат стимулировал скорость этого обмена в канальцах CDS, изолированных от контрольных мышей (т. е. мышей, которые имели Oxgr1 ген и белок Oxgr1 ), но не в канальцах CDS, изолированных от мышей с нокаутом гена (т. е. мышей, у которых отсутствовал Oxgr1 ген и белок ). ). Это исследование также показало, что α-кетоглутарат в крови мышей фильтруется через клубочки почек в проксимальные канальцы и петли Генле , где реабсорбируется. У мышей, пьющих воду с основным pH (т.е. >7) из-за добавления бикарбоната натрия , а у мышей, лишенных гена и белка Oxgr1 , которые пьют воду без бикарбоната натрия, моча была более щелочной (т.е. рН около 7,8) и содержала больше уровни α-кетоглутарата в моче, чем контрольные мыши, пьющие воду без этой добавки. Кроме того, у мышей с нокаутом гена Oxgr1 , пьющих воду, богатую бикарбонатом натрия, развился метаболический алкалоз (уровень pH тканей тела выше нормального), который был связан со значительно более высоким уровнем бикарбоната в крови и значительно более низким уровнем хлорида в крови, чем у контрольных мышей, пьющих воду, богатую бикарбонатом натрия. вода. [9] Несколько других исследований подтвердили эти результаты и сообщили, что клетки проксимальных канальцев мышей синтезируют α-кетоглутарат и либо расщепляют его, тем самым снижая уровень его мочи, либо секретируют его в просвет канальцев, тем самым повышая уровень его мочи. [26] Другое исследование показало, что а) In silico компьютерное моделирование убедительно свидетельствует о том, что α-кетоглутарат связывается с мышиным OXGPR1; б) суспензии клеток протоков канальцев, выделенных из собирательных трубочек, петель Генле, прямых сосудов и интерстиция почек мыши, повышали содержание в них цитозольного ионного кальция, т. е. Са 2+ уровни в ответ на α-кетоглутарат, но этот ответ (который является индикатором активации клеток) блокировался предварительной обработкой клеток монтелукастом; и в) по сравнению с мышами, не получавшими стрептозотоцин , мыши с диабетом, индуцированным стрептозотоцином ( животных у модель диабета ), мочились только небольшим количеством ионного натрия ( Уже + ) что они пили или получали внутривенные инъекции; Монтелукаст исправил этот дефект у мышей, предварительно получавших стрептозотоцин. [24] Эти результаты показывают, что у мышей: а) α-кетоглутарат стимулирует OXGR1 почек, активируя опосредованную пендрином реабсорбцию натрия и хлоридов клетками типа B и интеркалированными клетками не-A-не-B; б) потребление большого количества щелочи (т.е. бикарбоната натрия) приводит к значительному увеличению pH мочи и уровня α-кетоглутарата и ухудшает секрецию бикарбоната в просвет канальцев ЦДС; в) кислотно -щелочной баланс (т.е. уровень кислот по отношению к их основаниям) при высоком потреблении щелочей зависит от активации OXGR1 α-кетоглутаратом; [9] [26] г) щелочная нагрузка прямо или косвенно стимулирует секрецию α-кетоглутарата в проксимальные канальцы почек, где далее по этим канальцам он активирует OXGR1 и тем самым всасывание и секрецию различных агентов, которые способствуют восстановлению физиологически нормального кислотно-щелочного баланса; [26] и д) α-кетоглутарат стимулирует OXGR1-несущие клетки CDS, повышая в них уровень цитозольного кальция. 2+ ) и у мышей с диабетом (и, предположительно, при других состояниях, связанных с высоким уровнем глюкозы в крови и/или моче) для увеличения поглощения этими клетками Уже + . [9] [24] [25] [26]
Упражнения с отягощениями, ожирение и атрофия мышц
[ редактировать ]Упражнения с отягощениями — это тренировка мышцы или группы мышц против внешнего сопротивления (см. Силовые тренировки ). Исследования показали, что: а) у мышей, получавших пищу с высоким содержанием жиров или нормальную диету и выполнявших упражнения с отягощениями, состоящие в многократном подъеме по лестнице высотой 1 метр в течение 40 минут, наблюдались более высокие уровни α-кетоглутарата в крови и в 7 различных мышцах, чем у нетренированных мыши, получающие соответственно диету с высоким содержанием жиров или обычную диету; б) у мышей, которые поднимались по лестнице в течение нескольких недель и придерживались диеты с высоким содержанием жиров, наблюдалась меньшая масса жировой ткани и более высокая масса мышечной ткани, чем у нетренированных мышей на этой диете; в) у мышей, не подвергавшихся физическим тренировкам и получавших α-кетоглутарат, также наблюдалось меньшее количество жировой ткани и более высокая масса мышечной ткани, чем у мышей, не получавших α-кетоглутарат и не тренирующихся; г) OXGR1 был сильно экспрессирован во внутреннем мозговом веществе надпочечников мышей , и либо тренировки с отягощениями, либо пероральный α-кетоглутарат увеличивали в этой ткани уровни мРНК , которая отвечает за синтез OXGR1; д) α-кетоглутарат стимулировал хромаффинные клетки, выделенные из надпочечников мыши, к высвобождению адреналина , но снижение уровней OXGR1 в этих клетках небольшой мешающей РНК уменьшало этот ответ; е) α-кетоглутарат повышал уровень адреналина в сыворотке крови у мышей, экспрессирующих OXGR1, но не у мышей с нокаутом гена Oxgr1 (т.е. мышей, у которых отсутствует OXGR1 ген и белок ); ж) у мышей на диете с высоким содержанием жиров, которым вводили α-кетоглутарат, повышался уровень адреналина в сыворотке крови и развивалась меньшая масса жировой ткани и более высокая масса мышечной ткани, но ни у мышей с нокаутом гена OXGR1 надпочечников OXGR1 , ни у мышей, у которых был нокаут только ген показал эти ответы; и h) у мышей с нокаутом гена OXGR1 , получавших диету с высоким содержанием жиров, развивалась деградация мышечного белка, атрофия мышц (т.е. истощение) и снижение массы тела, тогда как у контрольных мышей не наблюдалось этих изменений, вызванных жировой диетой. Эти результаты показывают, что у мышей упражнения с отягощениями увеличивают производство мышц, а также уровень α-кетоглутарата в сыворотке крови, который, в свою очередь, подавляет ожирение, вызванное диетой (т.е. низкий процент жира в организме и высокую мышечную массу тела), по крайней мере частично, путем стимуляции OXGR1 надпочечников. хромаффинные клетки железы выделяют адреналин. [10] [11] [27] В другом исследовании сообщалось, что мыши среднего возраста, то есть 10-месячные, имели более низкие уровни α-кетоглутарата в сыворотке крови, чем 2-месячные мыши. Мыши среднего возраста, которых кормили диетой с высоким содержанием жиров, увеличили массу тела и жировую массу в нижних частях тела и имели нарушение толерантности к глюкозе, как это было определено в тестах на толерантность к глюкозе. Добавление α-кетоглутарата в питьевую воду этих мышей тормозило развитие этих изменений. Эти результаты позволяют предположить, что употребление воды, богатой α-кетоглутаратом, восполняло уменьшенные в противном случае запасы α-кетоглутарата у мышей среднего возраста; Таким образом, пополненный запас α-кетоглутарата стал доступен для подавления ожирения и улучшения толерантности к глюкозе. [28] Наконец, исследование на крысах, которых кормили диетой с низким или высоким содержанием жиров в течение 27 недель и пили воду, богатую альфа-кетоглутаратом, в течение последних 12 недель этого 27-недельного периода, уменьшило их жировые массы и повысило чувствительность всего тела к инсулину, как определено в тестах на толерантность к глюкозе. Крысы, которых кормили любой из этих диет, но не получали воду, богатую альфа-кетоглутаратом, не показали этих изменений. Это исследование показывает, что α-кетоглутарат регулирует жировую массу тела и чувствительность к инсулину как у крыс, так и у мышей. [29]
Биодействия, независимые от рецептора OXGR1
[ редактировать ]Следующие действия α-кетоглутарата не оценивались на предмет их зависимости от активации OXGR1 и здесь предполагается, что они не зависят от OXGR1. Будущие исследования необходимы, чтобы определить, способствует ли OXGR1 полностью или частично этим действиям α-кетоглутарата.
Старение и болезни, связанные со старением
[ редактировать ]Сообщалось, что α-кетоглутарат увеличивает продолжительность жизни и/или задерживает развитие заболеваний, связанных со старением, у некоторых круглых видов червей и у мышей. он почти удвоил продолжительность жизни и задержал возрастные нарушения (например, снижение быстрых и скоординированных движений тела) круглых червей Caenorhabditis elegans При добавлении в клеточные культуры . [5] [30] Аналогичным образом, мыши, получавшие диету с высоким содержанием связанного с кальцием α-кетоглутарата, имели более длительную продолжительность жизни и более короткий период времени, в течение которого они страдали от заболеваний, связанных со старостью (например, повышенной слабости, выпадения волос и изменений массы тела). Клеточные культуры спленоцитов (т.е. в первую очередь Т-клеток ) мышей, получавших α-кетоглутарат, продуцировали более высокие уровни противовоспалительного цитокина интерлейкина -10 , чем спленоциты мышей, не получавших α-кетоглутарат. [12] [17] (Хроническое вялотекущее воспаление, которое может ингибироваться интерлейкином-10, связано с развитием возрастных расстройств и заболеваний. [31] )
Небольшое и очень предварительное исследование показало, что α-кетоглутарат также может способствовать долголетию у людей. Четырнадцать женщин (возраст 64,09, диапазон от 43,49 до 72,46 лет) и 28 мужчин (возраст 62,78, диапазон от 41,31 до 79,57 лет) вызвались принимать Rejuvant® в среднем в течение 7 месяцев. Коммерческие препараты Rejuvant®, которые они использовали, содержали 1000 мг моногидрата альфа-кетоглутарата кальция плюс либо 900 мг ретинилпальмитата (форма витамина А , содержащая 190 мг кальция) для мужчин (т. е. Rejuvant® для мужчин), либо 25 мг витамина. D , содержащий 190 мг кальция для женщин (т.е. Rejuvant® для женщин). [32] С возрастом в их ДНК добавляются метильные группы (- CH 3 ) к цистину , соседнему с гуанином (называемому CpG-островком ) во все большем числе CpG-островков, близких к определенным генам. Эти метилирования часто подавляют экспрессию генов, к которым они близки. Анализы (так называемые тесты эпигенетических часов ), которые определяют наличие метилирования цистинов в CpG-островках ключевых генов, использовались для определения биологического возраста человека. [33] [34] [35] В исследовании Rejuvant® сообщалось, что медиана и диапазон биологического возраста женщин до лечения составляли 62,15 (диапазон от 46,4 до 73) лет и упали до 55,55 (диапазон от 33,4 до 63,7) лет после в среднем 7 месяцев лечения. Эти значения для мужчин составляли 61,85 (диапазон от 41,9 до 79,7) лет до лечения и 53,3 (от 33 до 74,9) лет после лечения. [17] [32] В целом, объединенная группа мужчин и женщин показала среднее снижение биологического возраста на 8 лет по сравнению с до лечения. Значение p для этой разницы было чрезвычайно значимым, т.е. 6,538x10-12, показывая, что это лечение уменьшило биологический возраст участников. Однако исследование не включало: ) а контрольную группу (т. е. одновременное исследование лиц, принимавших плацебо вместо Rejuvant®); б) определить, способствуют ли прием ретинилпальмитата, витамина А и/или кальция вместе с α-кетоглутаратом изменениям биологического возраста; и в) раскрыть, какие гены отслеживали на предмет метилирования их CpG-островка. Исследование рекомендовало, чтобы исследования включали контрольные группы, принимающие плацебо или соответствующие дозы ретинилпальмитата, витамина А и кальция. Кроме того, компания TruMe Labs, которая была производителем и продавцом метода анализа биологического возраста, использованного в этом исследовании, спонсировала часть исследования и предоставила в качестве авторов трех своих сотрудников. [32]
Fe2+/α-кетоглутарат-зависимые ферменты диоксигеназы и ферменты ТЕТ
[ редактировать ]α-Кетоглутарат является кофактором, который необходим для гистон-лизиндеметилазы определенных ферментов суперсемейства белков активации . Это суперсемейство состоит из двух групп: FAD-зависимых аминоксидаз, для активации которых не требуется α-кетоглутарат, и Fe2+/α-кетоглутарат-зависимых диоксигеназ (Fe2+ представляет собой двухвалентную форму железа, т.е. Fe 2+ ). Последняя группа, состоящая из более чем 30 ферментов, разделена на 7 подсемейств, называемых гистон-лизиндеметилазами, т.е. от HDM2 до HDM7, причем каждое подсемейство имеет несколько членов. Эти HDM характеризуются содержанием белкового домена Jumonji C (JmjC) . Они действуют как диоксигеназы или гидроксилазы, удаляя метильные группы из остатков лизина на гистонах , окружающих ДНК, и тем самым изменяют экспрессию различных генов. [36] [37] Эти измененные экспрессии генов приводят к широкому спектру изменений функций различных типов клеток и тем самым вызывают развитие и/или прогрессирование различных видов рака, патологических воспалений и других нарушений (см. биологические функции α-кетоглутарат-зависимой деметилазы ). [13] [38] Ферменты ТЕТ (т.е. семейство ферментов метилцитозиндиоксигеназы десяти-одиннадцати транслокаций (ТЕТ)) состоят из трех членов: ТЕТ-1, ТЕТ-2 и ТЕТ-3. Как и Fe2+/α-кетоглутарат-зависимые диоксигеназы, всем трем ферментам ТЕТ требуется Fe. 2+ и α-кетоглутарат в качестве кофакторов для активации. Однако, в отличие от диоксигеназ, они удаляют метильные группы из 5-метилцитозинов участков ДНК , которые регулируют экспрессию близлежащих генов. Эти деметилирования имеют различные эффекты, включая, как и Fe2+/α-кетоглутарат-зависимые диоксигеназы, изменение развития и/или прогрессирования различных видов рака, иммунных реакций и других нарушений (см. функции ферментов ТЕТ ). [39] [40]
β-кетоглутаровая кислота и ТЕТ-2
[ редактировать ]Недавнее исследование показало, что β-кетоглутаровая кислота была обнаружена в слюне людей, жующих бетель — сложную смесь, полученную из орехов бетеля, смешанных с различными другими материалами. Хроническое жевание бетеля связано с развитием некоторых видов рака, особенно в полости рта . Исследование показало, что β-кетоглутаровая кислота связывается с белком TET-2 , способствующим развитию рака , тем самым ингибируя связывание α-кетоглутарата с этим белком. Поскольку считается, что связывание α-кетоглутарата с ТЕТ-2 необходимо для активации ТЕТ-2, исследование показало, что β-кетоглутаровая кислота может не соответствовать требованиям, необходимым для активации ТЕТ-2, и, следовательно, может оказаться способной блокировать α-кетоглутаровую кислоту. -кетоглутарат способствует развитию рака, а также воспалению и другим действиям, которые включают активацию ТЕТ-2. [3]
Иммунная регуляция
[ редактировать ]В условиях дефицита глутамина α-кетоглутарат способствует дифференцировке наивных 1 , способствующие воспалению CD4+ Т-клеток в клетки T h , ингибирующие воспаление, , одновременно ингибируя их дифференцировку в клетки Treg тем самым способствуя определенным воспалительным реакциям. [14]
Интерактивная карта маршрутов
[ редактировать ]Нажмите на гены, белки и метаболиты ниже, чтобы перейти к соответствующим статьям. [§ 1]
- ^ Интерактивную карту маршрутов можно редактировать на WikiPathways: «TCACycle_WP78» .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Индекс Merck , 13-е издание, 5320 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Чинопулос С (август 2013 г.). «В какую сторону поворачивается цикл лимонной кислоты во время гипоксии? Критическая роль комплекса α-кетоглутаратдегидрогеназы». Журнал нейробиологических исследований . 91 (8): 1030–43. дои : 10.1002/jnr.23196 . ПМИД 23378250 .
- ^ Перейти обратно: а б Бхаткар Д., Ананда Н., Локханде К.Б., Хунтета К., Джайн П., Хебале А., Сароде СК, Шарма Н.К. (сентябрь 2023 г.). «Органические кислоты, полученные из амальгамированного в слюне фильтрата жидкости бетеля, предположительно являются ингибитором транслокации-2 Ten-Eleven» . Журнал профилактики рака . 28 (3): 115–130. дои : 10.15430/JCP.2023.28.3.115 . ПМЦ 10564634 . ПМИД 37830116 .
- ^ Квинтард А., Родригес Дж. (июнь 2015 г.). «Синергетический Cu-аминный катализ для энантиоселективного синтеза хиральных циклогексенонов». Химические коммуникации . 51 (46): 9523–6. дои : 10.1039/c5cc02987b . ПМИД 25968341 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Ву Н, Ян М, Гаур Ю, Сюй Х, Яо Ю, Ли Д (январь 2016 г.). «Альфа-кетоглутарат: физиологические функции и применение» . Биомолекулы и терапия . 24 (1): 1–8. doi : 10.4062/biomolther.2015.078 . ПМЦ 4703346 . ПМИД 26759695 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Лю С., Хэ Л., Яо К. (2018). «Антиоксидантная функция альфа-кетоглутарата и его применение» . БиоМед Исследования Интернэшнл . 2018 : 3408467. doi : 10.1155/2018/3408467 . ПМЦ 5884300 . ПМИД 29750149 .
- ^ Перейти обратно: а б с Крупина К., Бемер С., Роуз К.Ф. (июль 2022 г.). «Аминокислоты, аммиак и печеночная энцефалопатия». Аналитическая биохимия . 649 : 114696. doi : 10.1016/j.ab.2022.114696 . hdl : 1866/26644 . ПМИД 35500655 .
- ^ Перейти обратно: а б Канеко Т., Мизуно Н. (август 1994 г.). «Ферменты, синтезирующие глутамат, в ГАМКергических нейронах неокортекса: двойное иммунофлуоресцентное исследование на крысах». Нейронаука . 61 (4): 839–49. дои : 10.1016/0306-4522(94)90407-3 . ПМИД 7838383 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Токонами Н., Морла Л., Сентено Г., Мордасини Д., Рамакришнан С.К., Николаева С., Вагнер К.А., Бонни О., Улье П., Дусе А., Фирсов Д. (июль 2013 г.). «α-кетоглутарат регулирует кислотно-щелочной баланс посредством внутрипочечного паракринного механизма» . Журнал клинических исследований . 123 (7): 3166–71. дои : 10.1172/JCI67562 . ПМЦ 3696567 . ПМИД 23934124 .
- ^ Перейти обратно: а б Юань Ю, Сюй П, Цзян Ц, Цай Икс, Ван Т, Пэн В, Сунь Дж, Чжу С, Чжан С, Юэ Д, Хэ З, Ян Дж, Цзэн Ю, Ду М, Чжан Ф, Ибрагими Л, Шауль С , Цзян Ю, Ван Дж, Сунь Дж, Ван Ц, Лю Л, Ван С, Ван Л, Чжу Х, Гао П, Си Ц, Инь С, Ли Ф, Сюй Г, Чжан Ю, Шу Г (апрель 2020 г.). «Вызванная физическими упражнениями α-кетоглутаровая кислота стимулирует мышечную гипертрофию и потерю жира посредством OXGR1-зависимой активации надпочечников» . Журнал ЭМБО . 39 (7): e103304. дои : 10.15252/embj.2019103304 . ПМК 7110140 . ПМИД 32104923 .
- ^ Перейти обратно: а б Юань Ю, Чжу С, Ван Ю, Сунь Дж, Фэн Дж, Ма З, Ли П, Пэн В, Инь С, Сюй Г, Сюй П, Цзян Ю, Цзян Ц, Шу Г (май 2022 г.). «α-кетоглутаровая кислота уменьшает гипергликемию при диабете, ингибируя глюконеогенез в печени посредством передачи сигналов serpina1e» . Достижения науки . 8 (18): eabn2879. Бибкод : 2022SciA....8N2879Y . дои : 10.1126/sciadv.abn2879 . ПМК 9067931 . ПМИД 35507647 .
- ^ Перейти обратно: а б Асади Шахмирзади А, Эдгар Д., Ляо С.И., Сюй Ю.М., Луканик М., Асади Шахмирзади А., Уайли С.Д., Ган Г., Ким Д.Е., Каслер Х.Г., Кюнеманн С., Капловиц Б., Бхаумик Д., Райли Р.Р., Кеннеди Б.К., Литгоу Г.Дж. ( сентябрь 2020 г.). «Альфа-кетоглутарат, эндогенный метаболит, продлевает продолжительность жизни и снижает заболеваемость у стареющих мышей» . Клеточный метаболизм . 32 (3): 447–456.e6. doi : 10.1016/j.cmet.2020.08.004 . ПМЦ 8508957 . ПМИД 32877690 .
- ^ Перейти обратно: а б Манни В., Цзяньсинь Х., Вейци Х., Сиюань С., Хуашань С. (сентябрь 2022 г.). «Белки семейства JMJD при раке и воспалении» . Сигнальная трансдукция и таргетная терапия . 7 (1): 304. дои : 10.1038/s41392-022-01145-1 . ПМЦ 9434538 . ПМИД 36050314 .
- ^ Перейти обратно: а б Клыш Д., Тай Икс, Роберт П.А., Кравейро М., Кренет Дж., Обуроглу Л., Монгеллаз К., Флосс С., Фриц В., Матиас М.И., Йонг К., Сур Н., Мари Х.К., Хюэн Дж., Циммерманн В., Кинет С., Дардалхон В. , Тейлор Н. (сентябрь 2015 г.). «Зависимое от глютамина производство α-кетоглутарата регулирует баланс между Т-хелперами 1 и генерацией регуляторных Т-клеток». Научная сигнализация . 8 (396): ра97. дои : 10.1126/scisignal.aab2610 . ПМИД 26420908 .
- ^ Камзолова С.В., Шамин Р.В., Степанова Н.Н., Моргунов Г.И., Лунина Ю.Н., Аллаяров Р.К., Самойленко В.А., Моргунов ИГ (2018). «Условия ферментации и оптимизация среды для производства изолимонной кислоты из этанола с помощью Yarrowia lipolytica» . БиоМед Исследования Интернэшнл . 2018 : 2543210. дои : 10.1155/2018/2543210 . ПМЦ 5820659 . ПМИД 29568744 .
- ^ Перейти обратно: а б Ян Р.З., Пак С., Рейган В.Дж., Гольдштейн Р., Чжун С., Лоутон М., Раджамохан Ф., Цянь К., Лю Л., Гонг Д.В. (февраль 2009 г.). «Изоферменты аланинаминотрансферазы: молекулярное клонирование и количественный анализ тканевой экспрессии у крыс и повышение токсичности печени в сыворотке» . Гепатология . 49 (2): 598–607. дои : 10.1002/hep.22657 . ПМК 2917112 . ПМИД 19085960 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Гьянвали Б., Лим З.Х., Со Дж., Лим С., Гуан С.П., Го Дж., Майер А.Б., Кеннеди Б.К. (февраль 2022 г.). «Пищевая добавка альфа-кетоглутарат для улучшения здоровья человека». Тенденции в эндокринологии и обмене веществ . 33 (2): 136–146. дои : 10.1016/j.tem.2021.11.003 . hdl : 1871.1/4ada9cac-6437-44d5-ad2b-c0ee6431df3b . ПМИД 34952764 .
- ^ Катаяма, Казухиро (1 декабря 2004 г.). «Обмен аммиака и печеночная энцефалопатия» . Гепатологические исследования . 30 : 73–80. дои : 10.1016/j.hepres.2004.08.013 . ISSN 1386-6346 . ПМИД 15607143 .
- ^ Робинсон М.Б., Ли М.Л., ДаСильва С. (март 2020 г.). «Переносчики глутамата и митохондрии: передача сигналов, совместная компартментализация, функциональное соединение и будущие направления» . Нейрохимические исследования . 45 (3): 526–540. дои : 10.1007/s11064-020-02974-8 . ПМК 7060825 . ПМИД 32002773 .
- ^ Перейти обратно: а б с Цзэн Ю.Р., Сун Дж.Б., Ван Д., Хуан ZX, Чжан С., Сунь Ю.П., Шу Г, Сюн Ю., Гуань К.Л., Е Д., Ван П. (март 2023 г.). «Итаконат иммунометаболита стимулирует OXGR1, способствуя мукоцилиарному клиренсу во время врожденного иммунного ответа легких» . Журнал клинических исследований . 133 (6). дои : 10.1172/JCI160463 . ПМЦ 10014103 . ПМИД 36919698 .
- ^ Перейти обратно: а б с Е Д., Ван П., Чен Л.Л., Гуань К.Л., Сюн Ю. (март 2024 г.). «Итаконат при воспалении и защите хозяина». Тенденции в эндокринологии и обмене веществ . дои : 10.1016/j.tem.2024.02.004 . ПМИД 38448252 .
- ^ Перейти обратно: а б с Канаока Ю., Маэкава А., Остин К.Ф. (апрель 2013 г.). «Идентификация белка GPR99 как потенциального третьего цистеинил-лейкотриенового рецептора с предпочтением лейкотриенового лиганда Е4» . Журнал биологической химии . 288 (16): 10967–72. дои : 10.1074/jbc.C113.453704 . ПМК 3630866 . ПМИД 23504326 .
- ^ Сасаки Ф., Ёкомизо Т. (август 2019 г.). «Лейкотриеновые рецепторы как терапевтические мишени воспалительных заболеваний». Международная иммунология . 31 (9): 607–615. дои : 10.1093/intimm/dxz044 . ПМИД 31135881 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Герреро А., Вишняускас Б., Карденас П., Фигероа С.М., Виванко Дж., Салинас-Парра Н., Араос П., Нгуен К.М., Кассан М., Амадор К.А., Прието М.К., Гонсалес А.А. (2021). «α-кетоглутарат усиливает экспрессию (про)рениновых рецепторов собирательных трубочек, образование канальцевого ангиотензина II и реабсорбцию Na+ в условиях высокого уровня глюкозы» . Границы сердечно-сосудистой медицины . 8 : 644797. дои : 10.3389/fcvm.2021.644797 . ПМЦ 8220822 . ПМИД 34179130 .
- ^ Перейти обратно: а б Брейзер Ф., Корньер Н., Пикард Н., Шамбре Р., Эладари Д. (апрель 2024 г.). «Пендрин: связь кислотного основания с кровяным давлением». Архив Пфлюгерса . 476 (4): 533–543. дои : 10.1007/s00424-023-02897-7 . ПМИД 38110744 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Гримм PR, Веллинг, Пенсильвания (сентябрь 2017 г.). «α-кетоглутарат стимулирует электронейтральную реабсорбцию NaCl в интеркалированных клетках путем активации рецептора, связанного с G-белком, Oxgr1». Современное мнение по нефрологии и гипертонии . 26 (5): 426–433. дои : 10.1097/MNH.0000000000000353 . ПМИД 28771454 .
- ^ Цай X, Юань Ю, Ляо Z, Син К, Чжу С, Сюй Ю, Ю Л, Ван Л, Ван С, Чжу Икс, Гао П, Чжан Ю, Цзян Ц, Сюй П, Шу Г (январь 2018 г.). «α-кетоглутарат предотвращает деградацию белков скелетных мышц и мышечную атрофию посредством пути PHD3/ADRB2» . Журнал ФАСЭБ . 32 (1): 488–499. дои : 10.1096/fj.201700670R . ПМК 6266637 . ПМИД 28939592 .
- ^ Тянь Ц, Чжао Дж, Ян Ц, Ван Б, Девила Дж. М., Чжу М. Дж., Ду М (январь 2020 г.). «Диетический альфа-кетоглутарат способствует бежевому адипогенезу и предотвращает ожирение у мышей среднего возраста» . Стареющая клетка . 19 (1): e13059. дои : 10.1111/acel.13059 . ПМЦ 6974731 . ПМИД 31691468 .
- ^ Текве К.Д., Яо К., Лей Дж., Ли Х, Гупта А., Луан Ю., Майнингер С.Дж., Базер Ф.В., Ву Дж. (октябрь 2019 г.). «Пероральное введение α-кетоглутарата усиливает синтез оксида азота эндотелиальными клетками и чувствительность всего организма к инсулину у крыс с ожирением, вызванным диетой» . Экспериментальная биология и медицина . 244 (13): 1081–1088. дои : 10.1177/1535370219865229 . ПМК 6775570 . ПМИД 31357871 .
- ^ Чин РМ, Фу Х, Пай МЮ, Вернь Л, Хван Х, Дэн Г, Дип С, Ломеник Б, Мели ВС, Монсальве Г.К., Ху Э, Уилан С.А., Ван Дж.К., Юнг Дж., Солис ГМ, Фазлоллахи Ф, Кавитирават К. , Куах А., Нили М., Кралл А.С., Годвин Х.А., Чанг Х.Р., Фаулл К.Ф., Го Ф, Цзян М., Траугер С.А., Сагателян А., Браас Д., Кристофк Х.Р., Кларк К.Ф., Тейтелл М.А., Петрачек М., Рюэ К., Юнг М.Э., Франд А.Р., Хуан Дж. (июнь 2014 г.). «Метаболит α-кетоглутарат продлевает продолжительность жизни, ингибируя АТФ-синтазу и TOR» . Природа . 510 (7505): 397–401. дои : 10.1038/nature13264 . ПМК 4263271 . ПМИД 24828042 .
- ^ Ислам М.Т., Тудей Э., Аллен С., Ким Дж., Тротт Д.В., Холланд В.Л., Донато А.Дж., Лесневски Л.А. (февраль 2023 г.). «Сенолитические препараты, дазатиниб и кверцетин, ослабляют воспаление жировой ткани и улучшают метаболическую функцию в пожилом возрасте» . Стареющая клетка . 22 (2): e13767. дои : 10.1111/acel.13767 . ПМЦ 9924942 . ПМИД 36637079 .
- ^ Перейти обратно: а б с Демиденко О., Барардо Д., Будовский В., Финнемор Р., Палмер Ф.Р., Кеннеди Б.К., Будовская Ю.В. (ноябрь 2021 г.). «Rejuvant®, потенциально продлевающая жизнь составная композиция с альфа-кетоглутаратом и витаминами, в тесте на метилирование ДНК TruAge обеспечила снижение биологического старения в среднем на 8 лет после в среднем 7 месяцев использования» . Старение . 13 (22): 24485–24499. дои : 10.18632/aging.203736 . ПМЦ 8660611 . ПМИД 34847066 .
- ^ Сото-Пальма К., Нидернхофер Л.Дж., Фолк К.Д., Донг Х (август 2022 г.). «Эпигенетика, повреждение ДНК и старение» . Журнал клинических исследований . 132 (16). дои : 10.1172/JCI158446 . ПМЦ 9374376 . ПМИД 35968782 .
- ^ Чен Л., Ганц П.А., Зель М.Э. (2022). «Метилирование ДНК, старение и риск рака: мини-обзор» . Границы биоинформатики . 2 : 847629. дои : 10.3389/fbinf.2022.847629 . ПМЦ 9580889 . ПМИД 36304336 .
- ^ Мокри М, Херцог С, Поганик Дж.Р., Джастис Дж., Бельский Д.В., Хиггинс-Чен А., Москалев А., Фюллен Г., Коэн А.А., Баутманс И., Видшвендтер М., Дин Дж., Флеминг А., Манник Дж., Хан Дж.Дж., Жаворонков А., Барзилай Н., Каберлейн М., Каммингс С., Кеннеди Б.К., Ферруччи Л., Хорват С., Вердин Э., Майер А.Б., Снайдер М.П., Себастьяно В., Гладышев В.Н. (август 2023 г.). «Биомаркеры старения для выявления и оценки мер по продлению жизни» . Клетка . 186 (18): 3758–3775. дои : 10.1016/j.cell.2023.08.003 . ПМЦ 11088934 . ПМИД 37657418 .
- ^ Пак С.Ю., Пак Дж.В., Чун Ю.С. (март 2016 г.). «Деметилазы гистонов Джумонджи как новые терапевтические мишени». Фармакологические исследования . 105 : 146–51. дои : 10.1016/J.phrs.2016.01.026 . ПМИД 26816087 .
- ^ Штеле Х.Ф., Пал Х.Л., Юци Дж.С. (декабрь 2021 г.). «Крест отмечает место: новая роль белков, содержащих домен JmjC, в миелоидных злокачественных новообразованиях» . Биомолекулы . 11 (12): 1911. doi : 10.3390/biom11121911 . ПМЦ 8699298 . ПМИД 34944554 .
- ^ Майти Дж., Маджумдер С., Пал Р., Саха Б., Мукхопадьяй П.К. (ноябрь 2023 г.). «Аскорбиновая кислота модулирует иммунные ответы через домен Jumonji-C, содержащий деметилазы гистонов и транслокационную метилцитозиндиоксигеназу Ten Eleven». Биоэссе . 45 (11): e2300035. doi : 10.1002/bies.202300035 . ПМИД 37694689 .
- ^ Джоши К., Лю С., Бреслин С.Дж., Чжан Дж. (июнь 2022 г.). «Механизмы, регулирующие активность белков ТЕТ» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 79 (7): 363. doi : 10.1007/s00018-022-04396-x . ПМЦ 9756640 . ПМИД 35705880 .
- ^ Лопес-Мойадо ИФ, Ко М, Хоган П.Г., Рао А (февраль 2024 г.). «Ферменты ТЕТ в иммунной системе: от деметилирования ДНК до иммунотерапии, воспаления и рака». Ежегодный обзор иммунологии . 42 . doi : 10.1146/annurev-immunol-080223-044610 . ПМИД 38360546 .