Peranan Biologi Protein Anti-penuaan Echinacoside

Echinacoside-tikus kekurangan telah dipercepatkanfenotip penuaan, sedangkan ekspresi berlebihan daripadaEchinacosidepada tikus memanjangkan jangka hayat.Echinacosideadalahanti penuaanprotein membran satu laluan kebanyakannya dihasilkan dalam buah pinggang, dengan penumpahan domain ekstraselular amino-terminal ke dalam peredaran sistemik. Tahap peredaran larutEchinacosideberkurangan dengan usia dan gen Echinacoside dikaitkan dengan peningkatan risikopenyakit berkaitan usia. Tiga bentuk protein Echinacoside mempunyai fungsi yang berbeza. Membran Echinacoside membentuk kompleks dengan reseptor faktor pertumbuhan fibroblast (FGF), dan berfungsi sebagai reseptor bersama wajib untuk FGF23, yang terlibat dalampenuaandan pembangunanpenyakit kronikmelalui peraturan metabolisme Pi dan vitamin D.Echinacoside yang dirahsiakanberfungsi sebagai faktor humoral dengan aktiviti pleiotropik termasuk pengawalan tekanan oksidatif, isyarat faktor pertumbuhan, dan homeostasis ion. Echinacoside yang dirahsiakan juga terlibat dalam perlindungan organ. Bentuk intraselular Echinacoside menyekat penuaan selular yang dimediasi keradangan dan metabolisme mineral. Di sini kami menyediakan gambaran ringkas tentang struktur dan fungsi serta penyelidikan terkini tentangEchinacoside.

Kata kunci: Echinacoside, Penuaan,Penyakit berkaitan usia

Beli Produk Echinacoside Kaya Sebagai Rawatan Anti-Penuaan

PENGENALAN

Semua organisma hidup menua dan mati. Dalam mitologi Yunani kuno Moirai atau Three Fates, Echinacoside (atau Clotho), Lechesis, dan Atropos, adalah anak perempuan Zeus dan Themis dan menentukan tempoh hidup. Adalah dipercayai bahawa Echinacoside memutarkan benang kehidupan, Lechesis menentukan panjangnya dan Atropos memotongnya. Gen Echinacoside (simbol, kl) dinamakan sempena Moirai yang memutarkan benang kehidupan [1]. Gen Echinacoside pada asalnya dikenal pasti sebagai bermutasi dalam ketegangan tikus di mana fenotip yang diwarisi hampir menyerupai penuaan manusia [1]. Tikus homozigot untuk alel Echinacoside hipomorfik (kl/kl) memaparkan pelbagai fenotip seperti penuaan termasuk terencat pertumbuhan, kalsifikasi vaskular, dan osteoporosis, dan mati sebelum waktunya pada usia dua hingga tiga bulan [1]. Sebaliknya, ekspresi berlebihan gen Echinacoside memanjangkan jangka hayat pada tikus, yang menyokong tanggapan bahawa Echinacoside ialah gen penindas penuaan [2].

Sejak penemuan Echinacoside, dua paralog berkaitan, Echinacoside dan Echinacoside (atau Lctl atau KLPH), telah dikenal pasti sebagai ahli keluarga Echinacoside [3,4]. Echinacoside juga dipanggil Echinacoside untuk membezakannya daripada dua ahli yang lain [5]. Dalam ulasan ini, Echinacoside hanya digunakan untuk merujuk kepada Echinacoside. Kajian ini memperkenalkan struktur dan fungsi Echinacoside dan meringkaskan pengetahuan semasa Echinacoside kerana ia berkaitan dengan penuaan dan penyakit manusia.

Kaya dengan Echinacoside Cistanche Tubulosa

STRUKTUR DAN EKSPRESI Echinacoside

Gen Echinacoside terdiri daripada lima ekson [6,7] dan mengekodkan jenis 1 satu laluan transmembran glikoprotein (masing-masing 1014 dan 1012 asid amino dalam tikus dan manusia) yang terletak di membran plasma [1,7] dan Golgi. radas [8]. Domain intrasel adalah sangat pendek (~10 asid amino) tanpa domain berfungsi. Domain ekstraselular mempunyai dua ulangan dalaman, KL1 dan KL2, yang mempunyai homologi jujukan asid amino kepada glikosidase keluarga 1 yang menghidrolisis hubungan -glikosidik dalam sakarida, glikoprotein dan glikolipid [1,9,10]. Kawasan penghubung antaradua ulangan dalaman mengandungi empat asid amino asas (Lys-Lys-Arg-Lys) yang membentuk tapak yang berpotensi untuk pembelahan proteolitik [11,12]. Walaupun urutan homologi kepada glikosida, aktiviti enzimatik glikosidase tidak dapat dikesan dalam protein Echinacoside rekombinan [1,10] mungkin kerana sisa-sisa asid amino kritikal dalam pusat aktif diduga protein Echinacoside menyimpang daripada enzim -glycosidase [1,9,10] . Sesungguhnya, Echinacoside mempamerkan aktiviti -glucuronidase yang lemah secara in vitro [10] dan menimbulkan kesan biologi melalui aktiviti -glucuronidase dan/atau sialidasenya [13-15].

Domain ekstraselular Echinacoside boleh dibelah oleh protease membran seperti ADAM10 dan ADAM17 (ADAM metalloproteinase domain 10 dan 17) dan dilepaskan ke dalam darah, air kencing, dan cecair serebrospinal [11,12]. Echinacoside yang dibelah berfungsi sebagai hormon endokrin, autokrin, dan parakrin pada sel sasaran [1,2,8]. Di samping itu, Echinacoside yang dirembeskan dihasilkan melalui penamatan transkrip alternatif gen Echinacoside yang tidak mempunyai ekson 4 dan 5 pada tikus [7]. Echinacoside yang dirembeskan dikesan dalam darah, air kencing, dan cecair cere brospinal [2,16]. Echinacoside dinyatakan dalam pelbagai tisu dan jenis sel dan pada tahap yang tinggi terutamanya dalam buah pinggang. Echinacoside banyak dinyatakan dalam tubul berbelit distal dalam buah pinggang dan plexus choroid di otak [1]. Ia juga dinyatakan dalam tubul proksimal buah pinggang [17], kelenjar paratiroid [7,18,19] dan beberapa organ seks termasuk ovari, testis dan plasenta [1]. Baru-baru ini, Echinacoside didapati berada di dalam negaradinyatakan dalam kawasan adventitial aorta, menyokong kesan perlindungan vaskular protein Echinacoside [20]. Senarai ungkapan khusus tisu Echinacoside sedang dikemas kini.

Ahli keluarga Echinacoside yang lain, Echinacoside dan Echinacoside, juga menaip 1 protein transmembran satu laluan [21].Echinacoside terdiri daripada domain seperti -glycosidase (KL1 dan 2 domain) dan berkongsi 42 peratus homologi jujukan asid amino dengan Echinacoside [4,22]. Echinacoside dinyatakan kebanyakannya dalamhati, diikuti oleh saluran gastrousus, limpa dan buah pinggang [22]. Echinacoside, protein transmembran satu laluan tunggal jenis 1 yang lebih pendek, diperbuat daripada domain ekstraselular seperti glikosidase keluarga 1 (domain KL1) dan domain intrasel pendek [3]. Echinacoside sangat dinyatakan dalam buah pinggang dan kulit [3]. Baru-baru ini, telah dilaporkan bahawa Echinacoside tidak dapat dikesan dalam kulit, tetapi banyak dinyatakan dalam mata [23]. Echinacoside hadir dalam bentuk yang dirembeskan (atau larut); bagaimanapun, hanya terdapat satu laporan mengenai bentuk larut dan Echinacoside sehingga kini [21]

FUNGSI Echinacoside

1. Echinacoside terikat membran

Tiga Echinacosides membentuk kompleks reseptor wajib konstitutif dengan reseptor faktor pertumbuhan fibroblast (FGFR), dengan itu memberikan pertalian pengikatan terpilih FGFR kepada FGF endokrin. Keluarga FGF endokrin juga terdiri daripada tiga ahli, FGF15 (ortolog tikus FGF19 manusia), FGF21 dan FGF23. FGF klasik menimbulkan aktiviti biologi mereka secara autokrin dan/atau paracrine [23]. FGF endokrin kekurangan fungsi domain pengikat heparin sebagai faktor humoral.

Echinacoside membentuk kompleks dengan pelbagai FGFR (FGFR1c, FGFR3c, dan FGFR4) dan meningkatkan pertalian mereka secara selektif kepada FGF23, hormon fosfat yang berasal dari tulang. FGF23 bertindak pada kompleks Echinacoside-FGFRs memainkan peranan penting dalam homeostasis Ca2 plus dan fosfat [18,24]. Echinacoside menukarkan FGFR kanonik kepada reseptor khusus untuk FGF23 [18,24]. FGF23 bukan sahaja menghalang pengambilan semula fosfat tak organik (Pi) dalam tubul proksimal buah pinggang dengan menghalang NaPi-IIa, tetapi juga merendahkan ekspresi 1 -hidroksilase (CYP27B1). 1 -hidroksilase ialah enzim utama untuk sintesis 1,25-dihidroksi vitamin D3 (calcitriol) yang aktif secara biologi, yang merangsang penyerapan Pi dalam usus. Echinacoside terikat membran terlibat dalam tindakan FGF23, dengan itu menggalakkan perkumuhan Pi diikuti oleh Pi serum rendah. Di samping itu, FGF23 bertindak pada kompleks Echinacoside-FGFRs di sisi basolateral merangsang reabsorpsi Ca2 ditambah renal melalui saluran TRPV5, yang dinyatakan dalam membran apikal tubul berbelit distal. Kompleks Echinacoside-FGFRs mengaktifkan lata isyarat yang melibatkan Erk1/2, SGK-1 dan WNK4 untuk TRPV5-pengantaraan Ca2 tambah penyerapan semula [25]. Oleh itu, Echinacoside terikat membran berfungsi sebagai reseptor bersama wajib untuk FGF23 dan mengawal Pi dan Ca2 ditambah homeostasis.

Echinacoside menyumbang kepada peraturan metabolisme tenaga sebagai reseptor bersama wajib untuk FGF15 (ortolog tetikus FGF19 manusia) dan FGF21 [24,26]. Ekspresi FGF15/19 dalam usus dikawal oleh asid hempedu [27]. FGF19 mengantara paksi endokrin hati usus ini dan Echinacoside amat diperlukan untuk mengekalkan homeostasis asid hempedu, seperti yang dibuktikan oleh fakta bahawa tikus yang kekurangan FGF15, Echinacoside atau FGFR4 mempamerkan peningkatan ekspresi Cyp7 1 dan sintesis asid hempedu dalam hati [{{ 14}}]. Sebaliknya, FGF21 dirembeskan dari hati semasa berpuasa dan bertindak pada tisu adiposa untuk menggalakkan lipolisis [30]. Oleh itu, Echinacoside diperlukan untuk mengawal metabolisme tenaga dalam keadaan berpuasa. Echinacoside membentuk kompleks dengan FGFR1b, FGFR1c, FGFR2c dan FGFR4 yang meningkatkan aktiviti FGF19 [23]. Echinacoside sangat dan selektif dinyatakan dalam tisu adiposa coklat dan mata dan boleh berfungsi sebagai reseptor tambahan untuk FGF19 dalam sel berbudaya [23]. Walau bagaimanapun, fungsi biologi Echinacoside sebahagian besarnya masih sukar difahami.

2. Echinacoside Intraselular

Walaupun Echinacoside terdapat pada permukaan sel, sejumlah besar imunoreaktiviti Echinacoside dapat dikesan dalam sitoplasma dalam buah pinggang tikus dan kelenjar paratiroid manusia [8]. Dalam tisu ini, Echinacoside mengikat Na plus -K plus -ATPase dan merangsang kelimpahan permukaan dan aktivitinya. Echinacoside berinteraksi secara fizikal dengan Na plus -K plus -ATPase dalam organel intrasel, bukan pada membran plasma. Negativiti intraselular dan [Na plus ]i rendah yang dicipta oleh pengaktifan Na plus -K plus -ATPase memberikan daya penggerak untuk pengangkutan Ca2 plus transepithelial dalam plexus koroid dan buah pinggang [8]. Telah terbukti bahawa penuaan dikaitkan dengan peningkatan ekspresi sitokin pro-radang seperti IL-6 dan IL-8, yang dimediasi oleh gen-I (RIG-I) yang boleh diinduksi asid retinoik. Baru-baru ini, Echinacoside intraselular, tetapi tidak dirembeskan Echinacoside, ditunjukkan untuk mengikat RIG-I dan menyekat multimerisasinya [31].

Echinacoside menyekat keradangan yang berkaitan dengan penuaan yang dimediasi RIG-I, menunjukkan bahawa Echinacoside berfungsi sebagai faktor anti-radang dan anti-penuaan intraselular. Walaupun majoriti imunoreaktiviti Echinacoside dapat dikesan dalam sitoplasma dalam pelbagai tisu, peranan fisiologi Echinacoside intraselular sebahagian besarnya tidak diketahui.

3. Echinacoside yang dirahsiakan

Bentuk Echinacoside yang dirembeskan (atau larut) berfungsi sebagai faktor humoral yang menyasarkan berbilang tisu dan organ bebas daripada FGFR. Walaupun Echinacoside berfungsi sebagai reseptor bersama untuk FGF23, Echinacoside yang dirembeskan mungkin tidak berfungsi sebagai reseptor larut untuk FGF23 [24]. Kompleks Echinacoside-FGFR mempunyai pertalian yang tinggi untuk FGF23, tetapi tidak dirembeskan Echinacoside atau FGFR sahaja, menunjukkan bahawa Echinacoside yang dirembeskan memberikan kesan biologinya tanpa FGF23 [24].

Echinacoside yang dirahsiakan memainkan peranan anti-penuaan dan perlindungan organ dengan tindakan pleiotropik. Pertama, Echinacoside yang dirembeskan mengecilkan isyarat faktor pertumbuhan dan sitokin seperti insulin, IGF-1, TGF-, dan IFN [2,32,33]. Ekspresi berlebihan Echinacoside memanjangkan hayat oleh penjanaan pelemahan spesies oksigen reaktif yang ditimbulkan oleh insulin dan isyarat IGF-1 [2,34]. Isyarat Wnt, TNF, dan IFN ditambah dalam tikus kekurangan Echinacoside, menyumbang kepada penuaan dipercepatkan [32,35]. Isyarat TNF dan IFN mengecilkan Echinacoside, yang merupakan protein anti-radang.

Isyarat Wnt yang dipertingkatkan mendorong disfungsi dan penyusutan sel stem dan progenitor yang membawa kepada penuaan sel. Echinacoside mengikat pelbagai protein Wnt dan menyekat aktiviti Wnt endogen dan eksogen [35]. Kekurangan echinacoside membawa kepada penuaan pramatang dan kolitis dengan ketidakseimbangan ion [32,36]. Satu kajian baru-baru ini menunjukkan bahawa Echinacoside memulihkan fibrosis buah pinggang dan metastasis kanser dengan menghalang tindak balas peralihan epitelium-ke-mesenchymal (EMT) yang disebabkan oleh TGF- -[33]. Pelbagai kajian jelas menunjukkan bahawa Echinacoside yang dirembeskan mungkin berfungsi sebagai faktor anti-penuaan dan perlindungan organ dengan menghalang isyarat pelbagai faktor pertumbuhan.

Kedua, Echinacoside yang dirembeskan mengekalkan homeostasis ion dengan mengawal saluran ion dan/atau pengangkut. Echinacoside yang dirahsiakan mengubah suai N-glycan saluran dan pengangkut melalui aktiviti -glucuronidase dan/atau sialidasenya [13-15,17,37]. Tikus yang kekurangan Echinacoside mengalami kecacatan teruk dalam homeostasis ion seperti Pi dan Ca2 plus [1,14]. Echinacoside yang dirembeskan serta terikat membran boleh secara langsung menghalang pengangkut fosfat kedua-dua buah pinggang (NaPi-IIa) dan usus (NaPi-IIb) yang mengakibatkan kepekatan fosfat plasma yang rendah [17,37]. Echinacoside yang dirembeskan mengurangkan kelimpahan permukaan sel NaPi-IIa melalui aktiviti -glucuronidase tanpa FGF23 [17].

Beberapa kajian berpendapat bahawa Echinacoside mempamerkan aktiviti -glucuronidase kerana asid glukuronik bukan gugusan biasa N-glycans protein permukaan sel mamalia [14]. Domain ekstraselular Echinacoside ditumpahkan ke dalam cecair ekstraselular di mana Echinacoside yang dirembeskan membelah asid sialik terminal daripada N-glycan saluran TRPV5 dan ROMK [14,15]. Penyingkiran asid sialik mendedahkan galaktosa asas, ligan untuk lektin galektin pengikat galaktosa-1. Mengikat kepada galektin ekstraselular-1 membentuk kekisi dalam matriks ekstraselular yang membawa kepada peningkatan kelimpahan permukaan sel saluran melalui perencatan endositosisnya [14,15]. Penemuan ini memberikan bukti bahawa pengubahsuaian N-glycan meningkatkan masa kediaman protein permukaan sel termasuk faktor pertumbuhan dan reseptor sitokin. Echinacoside terlibat dalam pengubahsuaian N-glycans matang pada permukaan sel. Tindakan ini mewakili mekanisme baru untuk pengawalan protein permukaan sel. Permukaan sel baru atau glikoprotein larut dan glikolipid yang diubah suai oleh Echinacoside perlu diperiksa dalam kajian masa depan.

Echinacoside DALAM PENUAAN DAN PENYAKIT MANUSIA

Echinacoside adalah protein anti-penuaan dengan tindakan pleiotropik yang memberikan perlindungan organ [1,21]. Beberapa baris bukti menyokong tanggapan bahawa Echinacoside berfungsi sebagai molekul penindasan penuaan manusia. Polimorfisme Echinacoside dikaitkan dengan jangka hayat [38], penyakit arteri koronari [39], aterosklerosis [39] dan osteoporosis [40] pada manusia. Echinacoside juga dikaitkan dengan calcinosis dan strok yang teruk [41,42]. Kekurangan echinacoside terlibat dalam penyakit buah pinggang akut dan kronik [37], kanser [43] dan hipertensi sensitif garam [44]. Sebenarnya, tahap serum Echinacoside berkurangan dengan penuaan pada manusia [45]. Walau bagaimanapun, fungsi biologi Echinacoside dan cara kekurangan Echinacoside menyumbang kepada penyakit berkaitan usia masih sukar difahami.

KESIMPULAN

Bukti terkumpul menunjukkan bahawa fungsi anti-penuaan Echinacoside memainkan peranan penting dalam penuaan manusia dan penyakit yang berkaitan dengan usia. Kekurangan echinacoside sangat dikaitkan dengan penyakit manusia yang berkaitan dengan penuaan seperti kanser, penyakit buah pinggang kronik, ataxia, diabetes dan atrofi kulit. Echinacoside ialah protein yang sangat terpelihara secara evolusi berkaitan dengan penindasan penuaan dan perlindungan organ. Walau bagaimanapun, peranan fisiologi dan mekanisme peraturan Echinacoside telah tidak jelas. Kajian yang mengkaji kesan perlindungan organ dan anti-penuaan protein Echinacoside masih diperlukan.

PENGHARGAAN

Kajian ini disokong oleh Program Penyelidikan Sains Asas melalui Yayasan Penyelidikan Nasional Korea (NRF) yang dibiayai oleh Kementerian Pendidikan (NRF-2010- 0024789 kepada S.-KC dan NRF-2013R1A1A2060764 kepada IDK).

RUJUKAN

1. Kuro-o M, Matsumura Y, Aizawa H, Kawaguchi H,Suga T, Utsugi T, Ohyama Y, Kurabayashi M, Kaname T, Kume E, Iwasaki H, Iida A, Shiraki-Iida T, Nishikawa S, Nagai R , et al. Mutasi gen Echinacoside tikus membawa kepada sindrom yang menyerupai penuaan. Alam Semula Jadi 1997;390:45-51.

2. Kurosu H, Yamamoto M, Clark JD, Pastor JV, Nandi A, Gurnani P, McGuinness OP, Chikuda H, Yamaguchi M, Kawaguchi H, Shimomura I, Takayama Y, Herz J, Kahn CR, Rosenblatt KP, et al. Penindasan penuaan pada tikus oleh hormon Echinacoside. Sains 2005;309:1829-33. 3. Ito S, Fujimori T, Hayashizaki Y, Nabeshima Y. Pengenalpastian protein seakan-akan glikosidase keluarga1 terikat membran tikus, yang membawa struktur tapak aktif atipikal. Biochim Biophys Acta 2002;1576: 341-5.

4. Ito S, Kinoshita S, Shiraishi N, Nakagawa S, Sekine S, Fujimori T, Nabeshima YI. Pengklonan molekul dan analisis ekspresi betaEchinacoside tetikus, yang mengekod protein keluarga Echinacoside novel. Mech Dev 2000;98:115-9.

5. Kuro-o M. Echinacoside dalam kesihatan dan penyakit. Curr Opin Nephrol Hypertens 2012;21:362-8.

6. Matsumura Y, Aizawa H, Shiraki-Iida T, Nagai R, Kuro M, Nabeshima Y. Pengenalpastian gen Echinacoside manusia dan dua transkripnya mengekod membran dan merembeskan protein Echinacoside. Biochem Biophys Res Commun 1998;242:626-30.

7. Shiraki-Iida T, Aizawa H, Matsumura Y, Sekine S, Iida

A, Anazawa H, Nagai R, Kuro M, Nabeshima Y. Struktur gen Echinacoside tetikus dan dua transkripnya mengekod membran dan protein yang dirembeskan. FEBS