Jump to content

Коллаген-гибридизирующий пептид

Схема цепи CHP (помеченной знаком «X»), гибридизующейся с цепями денатурированного коллагена и образующей тройную спираль коллагена. Во время прогрессирования заболевания, развития тканей или старения коллаген может сильно разрушаться коллагенолитическими протеазами, вызывая разворачивание его тройной спирали при физиологической температуре из-за снижения термической стабильности. X может представлять собой биотин или флуоресцентную метку.

CHP Гибридизирующий коллаген пептид ( , ) представляет собой синтетическую пептидную последовательность, обычно содержащую от 6 до 10 повторяющихся единиц триплета аминокислот Gly-Xaa-Yaa которая имитирует характерную последовательность природных коллагенов . [ 1 ] [ 2 ] Пептид CHP обычно обладает высоким содержанием пролина и гидроксипролина коллагена в положениях Xaa и Yaa, что придает ему сильную склонность к образованию уникальной конформации тройной спирали . [ 1 ] [ 3 ] В одноцепочечном (мономерном) состоянии пептид может распознавать денатурированные нити коллагена в тканях, образуя гибридизованную тройную спираль с нитями коллагена. [ 2 ] Это происходит посредством сборки тройной спиральной цепи и межцепочечных водородных связей, аналогично связыванию праймеров с расплавленными ДНК нитями во время ПЦР . [ 4 ] Связывание не зависит от конкретной последовательности или эпитопа коллагена, что позволяет CHP воздействовать на денатурированные цепи коллагена разных типов. [ 5 ] [ 6 ]

Коллаген, CHP, CMP и CLP

[ редактировать ]
Схема, показывающая взаимосвязь между CMP и CHP. Тройные спиральные CMP можно нагревать (выше определенной температуры) для диссоциации на мономерные CMP; при охлаждении нити ТЭЦ со временем могут снова собраться в тройную спираль.

Коллаген является основным компонентом внеклеточного матрикса (ECM). [ 7 ] Суперсемейство коллагена состоит из 28 различных типов коллагена. [ 7 ] Хотя функции и иерархическая структура этих коллагенов могут различаться, все они имеют общую определяющую структурную особенность, известную как тройная спираль. [ 1 ] где три левые спирали полипролина II-типа (PPII) собираются, образуя правосторонний сверхспиральный спиральный мотив. [ 1 ] [ 8 ] Короткие синтетические пептиды, известные как пептиды-миметики коллагена (CMP) или коллагеноподобные пептиды (CLP), сыграли важную роль в выяснении трехмерной структуры тройной спирали коллагена , кинетики ее сворачивания и термической стабильности в качестве небольших трехспиральных моделей. [ 3 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] CMP, CLP и CHP очень похожи с точки зрения их аминокислотных последовательностей, но только когда CMP или CLP нагреваются выше температуры плавления, они существуют в диссоциированном одноцепочечном состоянии и могут рассматриваться как CHP. [ 2 ]

Механизм привязки

[ редактировать ]

Одноцепочечные CHP связываются с денатурированными цепями коллагена и желатином способом, который уникален по сравнению с другими механизмами нацеливания, поскольку они специфически распознают уникальный структурный мотив ( тройную спираль коллагена ) для сворачивания и сборки цепи, в отличие от связывания специфических эпитопов, которое для моноклональных антител (мАт). наблюдается , например, [ 12 ] Благодаря своему уникальному механизму нацеливания CHP обладают высокой специфичностью связывания с денатурированными цепями коллагена, но практически не имеют сродства к интактному (тройному спиральному) коллагену. [ 13 ] CHP могут широко воздействовать на цепи коллагена, которые были денатурированы термическим, [ 13 ] химическая, [ 14 ] механический, [ 15 ] или ферментативные процессы, [ 13 ] а также несколько типов коллагена (например, Col I , II , IV ). [ 5 ] [ 6 ] Исследования также показали, что ГКП и их флуорофорные конъюгаты обладают превосходной стабильностью при контакте с сывороткой. [ 16 ]

Денатурированный коллаген как биомаркер ремоделирования и повреждения тканей

[ редактировать ]
Флуоресцентное изображение аксиального сечения сердца мыши на 14-й день после инфаркта миокарда, окрашенное Hoechst 33342 (синий) и меченный биотином CHP (обнаруженный с помощью AlexaFluor647-стрептавидина, красный). Масштабная линейка: 1 мм.

Контролируемый обмен коллагена имеет решающее значение для эмбрионального развития, морфогенеза органов, а также поддержания и восстановления тканей. [ 17 ] Однако изменения гомеостаза коллагена связаны с многочисленными заболеваниями и патологическими состояниями. Чрезмерная деградация коллагена может быть связана с метастазами рака , старением кожи , артритом и остеопорозом . [ 17 ] CHP могут воздействовать на ткани, подвергающиеся ремоделированию, благодаря их способности связываться с деградировавшими и развернутыми нитями коллагена посредством образования тройной спирали. В качестве нацеливающего фрагмента CHP обладают большим потенциалом в гистопатологии , диагностике и доставке лекарств для широкого спектра заболеваний.

Большинство методов оценки денатурации коллагена при болезненных состояниях являются косвенными, например, определение активности матриксной металлопротеиназы (ММП) или количественное определение фрагментов пептида коллагена в моче, сыворотке или синовиальной жидкости . [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] Используя традиционные методы прямого воздействия на коллаген, исследователи вынуждены полагаться на пептиды, связывающие коллаген, выбранные с помощью фагового дисплея . [ 21 ] полученные из белков, связывающих коллаген, [ 22 ] или антитела, выработанные против коллагенов. К сожалению, эти соединения не могут воздействовать на денатурированные коллагены, которые не структурированы и не имеют определенного трехмерного эпитопа. Кроме того, антитела, которые, как сообщается, различают определенные фрагменты деградированного коллагена, могут распознавать только один или несколько типов коллагена. [ 2 ] [ 23 ] Напротив, CHP в принципе могут связываться со всеми типами денатурированных коллагенов. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

Приложения

[ редактировать ]

Окрашивание тканей

[ редактировать ]
Флуоресцентное изображение сагиттального среза мышиного эмбриона 18 dpc, дважды окрашенного биотинилированным CHP (обнаружено AlexaFluor647-стрептавидин, оранжевый) и антителом к ​​коллагену I (обнаружено меченным AlexaFluor555 ослиным антикроличьим IgG H&L, голубой) . мх, верхняя челюсть; md, нижнечелюстная кость; bp — базисфеноидная кость; bo, основная затылочная кость; vc, позвоночный столб; рб, ребро; з, бедренная кость; г, цифровые кости. Масштабная линейка: 3 мм.

CHP, меченные флуорофором или биотином, используются в качестве красителя для обнаружения деградации и денатурации коллагена с помощью иммунофлуоресценции и иммуногистохимии . [ 5 ] CHP могут окрашивать замороженные срезы тканей , срезы, фиксированные формалином и залитые парафином (FFPE), [ 5 ] а также свежие ткани. [ 14 ] [ 15 ] Метод CHP применим к образцам тканей различных видов и ряда заболеваний, таких как инфаркт миокарда , артрит , нефрит и фиброз . [ 5 ]

Визуализация in vivo

[ редактировать ]

CHP также можно пометить флуорофорами ближнего инфракрасного диапазона для in vivo . флуоресцентной визуализации [ 13 ] [ 24 ]

Идентификация коллагена

[ редактировать ]

CHP можно использовать для визуализации множества различных типов коллагеновых полос в SDS-PAGE . гелях [ 6 ] Коллаген денатурируют путем нагревания в присутствии ДСН перед загрузкой геля. Коллагеновые полосы визуализируются посредством гибридизации CHP-коллагена, когда гели окрашиваются флуоресцентно-меченными CHP. [ 6 ]

Обнаружение механических повреждений соединительной ткани

[ редактировать ]

Коллаген обеспечивает механическую прочность несущих нагрузку тканей организма, таких как сухожилия, связки и кости. Когда к этим тканям прикладывают силы, тройная спираль коллагена может быть повреждена и раскрутиться, а CHP позволяют обнаруживать механические повреждения на молекулярном уровне в таких соединительных тканях. [ 15 ] [ 25 ]

  1. ^ Jump up to: а б с д Плечи, Мэтью Д.; Рейнс, Рональд Т. (2009). «Структура и стабильность коллагена» . Ежегодный обзор биохимии . 78 : 929–958. doi : 10.1146/annurev.biochem.77.032207.120833 . ISSN   1545-4509 . ПМЦ   2846778 . ПМИД   19344236 .
  2. ^ Jump up to: а б с д Вахьюди, Хендра; Рейнольдс, Аманда А.; Ли, Ян; Оуэн, Шон С.; Ю, С. Майкл (октябрь 2016 г.). «Нацеливание на коллаген для диагностической визуализации и терапевтической доставки» . Журнал контролируемого выпуска . 240 : 323–331. дои : 10.1016/j.jconrel.2016.01.007 . ПМЦ   4936964 . ПМИД   26773768 .
  3. ^ Jump up to: а б Персиков А.В.; Рамшоу, Дж.А.; Киркпатрик, А.; Бродский, Б. (05.12.2000). «Склонность аминокислот к тройной спирали коллагена». Биохимия . 39 (48): 14960–14967. дои : 10.1021/bi001560d . ISSN   0006-2960 . ПМИД   11101312 .
  4. ^ Jump up to: а б Ли, Ян; Ю, С. Майкл (декабрь 2013 г.). «Нацеливание и имитация коллагена посредством сборки тройного спирального пептида» . Современное мнение в области химической биологии . 17 (6): 968–975. дои : 10.1016/j.cbpa.2013.10.018 . ISSN   1879-0402 . ПМЦ   3863647 . ПМИД   24210894 .
  5. ^ Jump up to: а б с д и ж Хван, Чонмин; Хуан, Юфэн; Беруэлл, Тимоти Дж.; Петерсон, Норман К.; Коннор, Джейн; Вайс, Стивен Дж.; Ю, С. Майкл; Ли, Ян (24 октября 2017 г.). «Визуализация ремоделирования тканей in situ с помощью пептидов, гибридизующих коллаген» . АСУ Нано . 11 (10): 9825–9835. дои : 10.1021/acsnano.7b03150 . ISSN   1936-0851 . ПМЦ   5656977 . ПМИД   28877431 .
  6. ^ Jump up to: а б с д и Ли, Ян; Хо, Дэниел; Мэн, Хуан; Чан, Таня Р.; Ан, Бо; Ю, Генри; Бродский, Варвара; Джун, Альберт С.; Майкл Ю, С. (16 января 2013 г.). «Прямое обнаружение коллагеновых белков с помощью флуоресцентно меченных пептидов-миметиков коллагена» . Биоконъюгатная химия . 24 (1): 9–16. дои : 10.1021/bc3005842 . ISSN   1043-1802 . ПМЦ   3586774 . ПМИД   23253177 .
  7. ^ Jump up to: а б Бирк, Дэвид Э.; Брукнер, Питер (12 апреля 2005 г.), «Коллагеновые супраструктуры», «Темы современной химии» , Springer Berlin Heidelberg, стр. 185–205, doi : 10.1007/b103823 , ISBN  9783540232728
  8. ^ Энгель, Юрген; Бэхингер, Ганс Петер (12 апреля 2005 г.), «Структура, стабильность и сворачивание тройной спирали коллагена», « Темы современной химии» , Springer Berlin Heidelberg, стр. 7–33, doi : 10.1007/b103818 , ISBN  9783540232728
  9. ^ Будко, Сергей; Фрэнк, Сабина; Каммерер, Ричард А.; Штетефельд, Йорг; Шультесс, Тереза; Ландвер, Рут; Люстиг, Ариэль; Бэхингер, Ганс Петер; Энгель, Юрген (март 2002 г.). «Зарождение и распространение тройной спирали коллагена в одноцепочечных и тримеризованных пептидах: переход от кинетики третьего к первому порядку». Журнал молекулярной биологии . 317 (3): 459–470. дои : 10.1006/jmbi.2002.5439 . ISSN   0022-2836 . ПМИД   11922677 .
  10. ^ Бэхингер, Ганс Петер; Моррис, Николас П.; Дэвис, Дженис М. (15 января 1993 г.). «Термическая стабильность и сворачивание тройной спирали коллагена и влияние мутаций при несовершенном остеогенезе на тройную спираль коллагена I типа». Американский журнал медицинской генетики . 45 (2): 152–162. дои : 10.1002/ajmg.1320450204 . ISSN   0148-7299 . PMID   8456797 .
  11. ^ Холмгрен, Стивен К.; Тейлор, Кимберли М.; Бретшер, Линн Э.; Рейнс, Рональд Т. (апрель 1998 г.). «Расшифрован код стабильности коллагена». Природа . 392 (6677): 666–667. дои : 10.1038/33573 . ISSN   0028-0836 . ПМИД   9565027 . S2CID   4425523 .
  12. ^ Сюй, Цзинсун; Родригес, Дороти; Ким, Дженни Дж.; Брукс, Питер К. (октябрь 2000 г.). «Получение моноклональных антител к скрытым участкам коллагена с помощью субтрактивной иммунизации». Гибридома . 19 (5): 375–385. дои : 10.1089/02724570050198893 . ISSN   0272-457X . ПМИД   11128027 .
  13. ^ Jump up to: а б с д Ли, Ю.; Фосс, Калифорния; Саммерфилд, Д.Д.; Дойл, Джей-Джей; Торок, СМ; Дитц, ХК; Помпер, М.Г.; Ю, С.М. (27 августа 2012 г.). «Нацеливание на нити коллагена посредством фототриггерной гибридизации тройной спирали» . Труды Национальной академии наук . 109 (37): 14767–14772. дои : 10.1073/pnas.1209721109 . ISSN   0027-8424 . ПМЦ   3443117 . ПМИД   22927373 .
  14. ^ Jump up to: а б Хван, Чонмин; Сан, Бой Хоа; Тернер, Нил Дж.; Уайт, Лиза Дж.; Фолк, Денвер М.; Бадилак, Стивен Ф.; Ли, Ян; Ю, С. Майкл (апрель 2017 г.). «Молекулярная оценка денатурации коллагена в децеллюляризированных тканях с использованием пептида, гибридизующего коллаген» . Акта Биоматериалы . 53 : 268–278. doi : 10.1016/j.actbio.2017.01.079 . ISSN   1742-7061 . ПМК   5462463 . ПМИД   28161576 .
  15. ^ Jump up to: а б с Вайс, Джеффри А.; Ю, С. Майкл; Бюлер, Маркус Дж.; Риз, Шон П.; Депалль, Батист; Сан, Бой Хоа; Цинь, Чжао; Ли, Ян; Зитней, Джаред Л. (22 марта 2017 г.). «Обнаружение молекулярного уровня и локализация механических повреждений в коллагене с помощью пептидов, гибридизующих коллаген» . Природные коммуникации . 8 : 14913. дои : 10.1038/ncomms14913 . ISSN   2041-1723 . ПМЦ   5364439 . ПМИД   28327610 .
  16. ^ Беннинк, Лукас Л.; Смит, Дэниел Дж.; Фосс, Кэтрин А.; Помпер, Мартин Г.; Ли, Ян; Ю, С. Майкл (08 мая 2017 г.). «Высокая стабильность в сыворотке коллаген-гибридизирующих пептидов и их флуорофорных конъюгатов» . Молекулярная фармацевтика . 14 (6): 1906–1915. doi : 10.1021/acs.molpharmaceut.7b00009 . ISSN   1543-8384 . ПМК   8063002 . ПМИД   28445649 .
  17. ^ Jump up to: а б Боннан, Кэролайн; Чоу, Джонатан; Верб, Зена (декабрь 2014 г.). «Ремоделирование внеклеточного матрикса в развитии и заболеваниях» . Nature Reviews Молекулярно-клеточная биология . 15 (12): 786–801. дои : 10.1038/nrm3904 . ISSN   1471-0072 . ПМК   4316204 . ПМИД   25415508 .
  18. ^ Немировский О.В.; Дафилд, ДР; Саньер, Т.; Аггарвал, П.; Уэлш, диджей; Мэтьюз, WR (февраль 2007 г.). «Открытие и разработка биомаркера неоэпитопа коллагена типа II (TIINE) активности матриксных металлопротеиназ: от in vitro к in vivo». Аналитическая биохимия . 361 (1): 93–101. дои : 10.1016/j.ab.2006.10.034 . ПМИД   17187753 .
  19. ^ Гарвикан, Элейн Р.; Воан-Томас, Энн; Иннес, Джон Ф.; Клегг, Питер Д. (июль 2010 г.). «Биомаркеры обновления хряща. Часть 1: Маркеры деградации и синтеза коллагена». Ветеринарный журнал . 185 (1): 36–42. дои : 10.1016/j.tvjl.2010.04.011 . ПМИД   20488735 .
  20. ^ Руссо, Жан-Шарль; Дельмас, Пьер Д. (июнь 2007 г.). «Биологические маркеры остеоартрита». Природная клиническая практика Ревматология . 3 (6): 346–356. дои : 10.1038/ncprheum0508 . ISSN   1745-8382 . ПМИД   17538566 . S2CID   13168927 .
  21. ^ Хелмс, Бретт А.; Ройлен, Санне, Вашингтон; Я возьму это, Себастьян; Грааф-Хёвельманс, Пегги ТМ де; Меркс, Мартен; Мейер, EW (26 августа 2009 г.). «Нацеливание на коллаген на основе высокоаффинных пептидов с использованием синтетических имитаторов фага: от фагового дисплея к дендримерному дисплею». Журнал Американского химического общества . 131 (33): 11683–11685. дои : 10.1021/ja902285m . ISSN   0002-7863 . ПМИД   19642697 .
  22. ^ Лян, Хуэй; Ли, Чен, Бин; Чжао, Яннан, Шен, Хэ; Чжан, Дай, Цзяньу (июль 2015 г.). Фрагмент антитела для таргетной терапии рака». Journal of Controlled Release . 209 : 101–109. doi : 10.1016/j.jconrel.2015.04.029 . PMID   25916496 .
  23. ^ Фреймарк, Брюс; Кларк, Дерек; Перназетти, Флавия; Никель, Джефф; Мышка, Дэвид; Бойерле, Патрик А.; Ван Эппс, Деннис (июль 2007 г.). «Нацеливание гуманизированного антитела D93 на участки ангиогенеза и роста опухоли путем связывания с несколькими эпитопами денатурированных коллагенов». Молекулярная иммунология . 44 (15): 3741–3750. дои : 10.1016/j.molimm.2007.03.027 . ПМИД   17507095 .
  24. ^ Беннинк, Лукас Л.; Ли, Ян; Ким, Бумджин; Шин, Ик Джэ; Сан, Бой Хоа; Зангари, Маурицио; Юн, Донхун; Ю, С.Майкл (ноябрь 2018 г.). «Визуализация протеолиза коллагена путем гибридизации пептидов: от 3D-культуры клеток к визуализации in vivo» . Биоматериалы . 183 : 67–76. doi : 10.1016/j.bimaterials.2018.08.039 . ПМИД   30149231 .
  25. ^ Конверс, Мэтью I.; Вальтер, Раймонд Г.; Ингрэм, Джастин Т.; Ли, Ян; Ю, С. Майкл; Монсон, Кеннет Л. (01 февраля 2018 г.). «Обнаружение и характеристика повреждений коллагена на молекулярном уровне в перерастянутых мозговых артериях» . Акта Биоматериалы . 67 : 307–318. дои : 10.1016/j.actbio.2017.11.052 . ISSN   1742-7061 . ПМЦ   5794621 . ПМИД   29225149 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 456cf531784ed7d42ec9115891baad16__1713451260
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/45/16/456cf531784ed7d42ec9115891baad16.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Collagen hybridizing peptide - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)