Гликирование

Гликирование ( неферментативное гликозилирование ) — это ковалентное присоединение сахара к молекуле белка , липида или нуклеиновой кислоты . ^[1] Типичными сахарами, участвующими в гликировании, являются глюкоза , фруктоза и их производные. Гликирование — это неферментативный процесс, ответственный за многие (например, микро- и макрососудистые) осложнения при сахарном диабете , а также участвующий в некоторых заболеваниях и старении. ^[2]^[3]^[4] Считается, что конечные продукты гликирования играют причинную роль в сосудистых осложнениях сахарного диабета . ^[5]

В отличие от гликирования, гликозилирование представляет собой ферментативно-опосредованное АТФ-зависимое прикрепление сахаров к белку или липиду. ^[1] Гликозилирование происходит в определенных участках молекулы-мишени. Это распространенная форма посттрансляционной модификации белков, необходимая для функционирования зрелого белка.

Биохимия

Путь гликирования через перегруппировку Амадори (в HbA1c R обычно представляет собой N-концевой валин) ^[6]

Имидазолоны (R = CH ₂ CH(OH)CH(OH)CH ₂ OH) являются типичными продуктами гликирования. Они возникают в результате конденсации 3-дезоксиглюкозона с гуанидиновой группой остатка аргинина . ^[7]

Гликации происходят преимущественно в кровотоке с небольшой долей всасываемых простых сахаров: глюкозы , фруктозы и галактозы . Похоже, что фруктоза имеет примерно в десять раз большую гликирующую активность, чем глюкоза, основное топливо организма. ^[8] Гликирование может происходить посредством реакций Амадори , реакций основания Шиффа и реакций Майяра ; которые приводят к образованию конечных продуктов гликирования (AGE). ^[1]

Биомедицинские последствия

Эритроциты имеют постоянную продолжительность жизни 120 дней и доступны для измерения гликированного гемоглобина . Измерение HbA1c — преобладающей формы гликированного гемоглобина — позволяет контролировать среднесрочный контроль уровня сахара в крови при диабете .

Некоторые продукты гликирования участвуют во многих возрастных хронических заболеваниях, включая сердечно-сосудистые заболевания (эндотелий, фибриноген и коллаген повреждаются) и болезнь Альцгеймера (амилоидные белки являются побочными продуктами реакций, прогрессирующих до КПГ). ^[9]^[10]

Долгоживущие клетки (например, нервы и различные типы клеток головного мозга), долгоживущие белки (например, и роговицы кристаллины хрусталика ) и ДНК могут поддерживать значительное гликирование с течением времени. Повреждение в результате гликирования приводит к уплотнению коллагена в стенках кровеносных сосудов, что приводит к повышению кровяного давления, особенно при диабете. ^[11] Гликации также вызывают ослабление коллагена в стенках кровеносных сосудов. ^[12] что может привести к микро- или макроаневризме; это может вызвать инсульт в головном мозге.

гликирование ДНК

Термин «гликирование ДНК» применяется к повреждению ДНК, вызванному реактивными карбонилами (в основном метилглиоксалем и глиоксалем ), которые присутствуют в клетках как побочные продукты метаболизма сахара. ^[13] Гликирование ДНК может вызвать мутацию , разрывы ДНК и цитотоксичность . ^[13] Гуанин в ДНК является основанием, наиболее подверженным гликированию. Гликированная ДНК как форма повреждения встречается так же часто, как и более хорошо изученное окислительное повреждение ДНК. Белок, обозначенный DJ-1 (также известный как PARK7 ), используется для восстановления гликированных оснований ДНК у людей, гомологи этого белка также были идентифицированы у бактерий. ^[13]

См. также

Дополнительное чтение

Ахмед Н., Фюрт AJ (июль 1992 г.). «Неспособность обычных анализов гликирования обнаружить гликирование фруктозой» . Клин. Хим . 38 (7): 1301–3. дои : 10.1093/клинчем/38.7.1301 . ПМИД 1623595 .
Влассара Х (июнь 2005 г.). «Расширенное гликирование в здоровье и болезнях: роль современной окружающей среды». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 1043 (1): 452–60. Бибкод : 2005NYASA1043..452V . дои : 10.1196/анналы.1333.051 . ПМИД 16037266 . S2CID 20952378 .

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Лима, М.; Бэйнс, JW (01 января 2013 г.), «Гликация» , в Леннарце, Уильям Дж.; Лейн, М. Дэниел (ред.), Энциклопедия биологической химии (второе издание) , Уолтем: Academic Press, стр. 405–411, doi : 10.1016/b978-0-12-378630-2.00120-1 , ISBN 978-0-12-378631-9 , получено 16 декабря 2020 г.
^ Гленн, Дж.; Ститт, А. (2009). «Роль конечных продуктов гликирования в старении и заболеваниях сетчатки». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Общие предметы . 1790 (10): 1109–1116. дои : 10.1016/j.bbagen.2009.04.016 . ПМИД 19409449 .
^ Семба, РД; Ферруччи, Л.; Сан, К.; Бек, Дж.; Далал, М.; Варадхан, Р.; Уолстон, Дж.; Гуральник, Ю.М.; Фрид, LP (2009). «Конечные продукты гликирования и их циркулирующие рецепторы предсказывают смертность от сердечно-сосудистых заболеваний у пожилых женщин, живущих в сообществе» . Клинические и экспериментальные исследования старения . 21 (2): 182–190. дои : 10.1007/BF03325227 . ПМК 2684987 . ПМИД 19448391 .
^ Семба, Р.; Наджар, С.; Сан, К.; Лакатта, Э.; Ферруччи, Л. (2009). «Сывороточный карбоксиметиллизин, конечный продукт гликирования, связан с увеличением скорости пульсовой волны в аорте у взрослых» . Американский журнал гипертонии . 22 (1): 74–79. дои : 10.1038/ajh.2008.320 . ПМЦ 2637811 . ПМИД 19023277 .
^ Ян, Сан-Франциско; Д'Агати, В.; Шмидт, AM; Рамасами, Р. (2007). «Рецептор конечных продуктов гликирования (RAGE): огромная сила в патогенезе сердечно-сосудистых осложнений диабета и старения». Современная молекулярная медицина . 7 (8): 699–710. дои : 10.2174/156652407783220732 . ПМИД 18331228 .
^ Яйлаян, Варужан А.; Юиг-Депуант, Алексис (1994). «Химия продуктов перегруппировки Амадори: анализ, синтез, кинетика, реакции и спектроскопические свойства». Критические обзоры в области пищевой науки и питания . 34 (4): 321–69. дои : 10.1080/10408399409527667 . ПМИД 7945894 .
^ Беллиер, Жюстин; Нокин, Мари-Жюли; Ларде, Ева; Кароян, Филипп; Пелен, Оливье; Кастроново, Винсент; Белласен, Акейла (2019). «Метилглиоксаль, мощный индуктор КПГ, связывает диабет и рак». Исследования диабета и клиническая практика . 148 : 200–211. дои : 10.1016/j.diabres.2019.01.002 . PMID 30664892 . S2CID 58631777 .
^ Макферсон Джей Ди, Шилтон Б. Х., Уолтон Диджей (март 1988 г.). «Роль фруктозы в гликировании и сшивании белков». Биохимия . 27 (6): 1901–7. дои : 10.1021/bi00406a016 . ПМИД 3132203 .
^ Мунк, Джеральд; и др. (27 февраля 1997 г.). «Влияние конечных продуктов гликирования и ингибиторов AGE на зависимую от нуклеации полимеризацию β-амилоидного пептида». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярные основы болезней . 1360 (1): 17–29. дои : 10.1016/S0925-4439(96)00062-2 . ПМИД 9061036 .
^ Мунк, Г; Дойтер-Конрад В; Гашич-Миленкович Дж. (2002). «Гликоксидативный стресс создает порочный круг нейродегенерации при болезни Альцгеймера – мишени для стратегий нейропротекторного лечения?». J Приложение для нейронной передачи . 62 (62): 303–307. дои : 10.1007/978-3-7091-6139-5_28 . ПМИД 12456073 .
^ Солдатос, Г.; Купер МЭ (декабрь 2006 г.). «Конечные продукты гликирования, структура и функция сосудов». Представитель Curr Hypertens . 8 (6): 472–478. дои : 10.1007/s11906-006-0025-8 . ПМИД 17087858 . S2CID 31239347 .
^ Ли, Дж. Майкл; Сэмюэл П. Верес (2 апреля 2019 г.). «Углубленное сшивание конечных продуктов гликирования ингибирует биомеханическую пластичность и характерную морфологию разрушения нативного сухожилия» . Журнал прикладной физиологии . 126 (4): 832–841. doi : 10.1152/japplphysicalol.00430.2018 . ПМК 6485690 . ПМИД 30653412 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Ришарм Г., Лю С., Михуб М., Абдалла Дж., Леже Т., Жоли Н., Либарт Дж. К., Юркунас У.В., Надаль М., Булок П., Дайру Дж., Ламури А. Восстановление гликирования гуанина с помощью DJ-1 / Park7 и его бактериальных гомологов. Наука. 14 июля 2017 г.; 357 (6347): 208-211. doi: 10.1126/science.aag1095. Epub, 8 июня 2017 г. PMID 28596309

[:0-1] Jump up to: ^а ^б ^с Лима, М.; Бэйнс, JW (01 января 2013 г.), «Гликация» , в Леннарце, Уильям Дж.; Лейн, М. Дэниел (ред.), Энциклопедия биологической химии (второе издание) , Уолтем: Academic Press, стр. 405–411, doi : 10.1016/b978-0-12-378630-2.00120-1 , ISBN 978-0-12-378631-9 , получено 16 декабря 2020 г.

[2] Гленн, Дж.; Ститт, А. (2009). «Роль конечных продуктов гликирования в старении и заболеваниях сетчатки». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Общие предметы . 1790 (10): 1109–1116. дои : 10.1016/j.bbagen.2009.04.016 . ПМИД 19409449 .

[3] Семба, РД; Ферруччи, Л.; Сан, К.; Бек, Дж.; Далал, М.; Варадхан, Р.; Уолстон, Дж.; Гуральник, Ю.М.; Фрид, LP (2009). «Конечные продукты гликирования и их циркулирующие рецепторы предсказывают смертность от сердечно-сосудистых заболеваний у пожилых женщин, живущих в сообществе» . Клинические и экспериментальные исследования старения . 21 (2): 182–190. дои : 10.1007/BF03325227 . ПМК 2684987 . ПМИД 19448391 .

[4] Семба, Р.; Наджар, С.; Сан, К.; Лакатта, Э.; Ферруччи, Л. (2009). «Сывороточный карбоксиметиллизин, конечный продукт гликирования, связан с увеличением скорости пульсовой волны в аорте у взрослых» . Американский журнал гипертонии . 22 (1): 74–79. дои : 10.1038/ajh.2008.320 . ПМЦ 2637811 . ПМИД 19023277 .

[5] Ян, Сан-Франциско; Д'Агати, В.; Шмидт, AM; Рамасами, Р. (2007). «Рецептор конечных продуктов гликирования (RAGE): огромная сила в патогенезе сердечно-сосудистых осложнений диабета и старения». Современная молекулярная медицина . 7 (8): 699–710. дои : 10.2174/156652407783220732 . ПМИД 18331228 .

[6] Яйлаян, Варужан А.; Юиг-Депуант, Алексис (1994). «Химия продуктов перегруппировки Амадори: анализ, синтез, кинетика, реакции и спектроскопические свойства». Критические обзоры в области пищевой науки и питания . 34 (4): 321–69. дои : 10.1080/10408399409527667 . ПМИД 7945894 .

[DRCP-7] Беллиер, Жюстин; Нокин, Мари-Жюли; Ларде, Ева; Кароян, Филипп; Пелен, Оливье; Кастроново, Винсент; Белласен, Акейла (2019). «Метилглиоксаль, мощный индуктор КПГ, связывает диабет и рак». Исследования диабета и клиническая практика . 148 : 200–211. дои : 10.1016/j.diabres.2019.01.002 . PMID 30664892 . S2CID 58631777 .

[8] Макферсон Джей Ди, Шилтон Б. Х., Уолтон Диджей (март 1988 г.). «Роль фруктозы в гликировании и сшивании белков». Биохимия . 27 (6): 1901–7. дои : 10.1021/bi00406a016 . ПМИД 3132203 .

[9] Мунк, Джеральд; и др. (27 февраля 1997 г.). «Влияние конечных продуктов гликирования и ингибиторов AGE на зависимую от нуклеации полимеризацию β-амилоидного пептида». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярные основы болезней . 1360 (1): 17–29. дои : 10.1016/S0925-4439(96)00062-2 . ПМИД 9061036 .

[10] Мунк, Г; Дойтер-Конрад В; Гашич-Миленкович Дж. (2002). «Гликоксидативный стресс создает порочный круг нейродегенерации при болезни Альцгеймера – мишени для стратегий нейропротекторного лечения?». J Приложение для нейронной передачи . 62 (62): 303–307. дои : 10.1007/978-3-7091-6139-5_28 . ПМИД 12456073 .

[11] Солдатос, Г.; Купер МЭ (декабрь 2006 г.). «Конечные продукты гликирования, структура и функция сосудов». Представитель Curr Hypertens . 8 (6): 472–478. дои : 10.1007/s11906-006-0025-8 . ПМИД 17087858 . S2CID 31239347 .

[12] Ли, Дж. Майкл; Сэмюэл П. Верес (2 апреля 2019 г.). «Углубленное сшивание конечных продуктов гликирования ингибирует биомеханическую пластичность и характерную морфологию разрушения нативного сухожилия» . Журнал прикладной физиологии . 126 (4): 832–841. doi : 10.1152/japplphysicalol.00430.2018 . ПМК 6485690 . ПМИД 30653412 .

[Richarme2017-13] Jump up to: ^а ^б ^с Ришарм Г., Лю С., Михуб М., Абдалла Дж., Леже Т., Жоли Н., Либарт Дж. К., Юркунас У.В., Надаль М., Булок П., Дайру Дж., Ламури А. Восстановление гликирования гуанина с помощью DJ-1 / Park7 и его бактериальных гомологов. Наука. 14 июля 2017 г.; 357 (6347): 208-211. doi: 10.1126/science.aag1095. Epub, 8 июня 2017 г. PMID 28596309

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]