Artykuły w Czytelni Medycznej o SARS-CoV-2/Covid-19

Zastanawiasz się, jak wydać pracę doktorską, habilitacyjną lub monografię? Chcesz dokonać zmian w stylistyce i interpunkcji tekstu naukowego? Nic prostszego! Zaufaj Wydawnictwu Borgis – wydawcy renomowanych książek i czasopism medycznych. Zapewniamy przede wszystkim profesjonalne wsparcie w przygotowaniu pracy, opracowanie dokumentacji oraz druk pracy doktorskiej, magisterskiej, habilitacyjnej. Dzięki nam nie będziesz musiał zajmować się projektowaniem okładki oraz typografią książki.

Poniżej zamieściliśmy fragment artykułu. Informacja nt. dostępu do pełnej treści artykułu tutaj
© Borgis - Postępy Fitoterapii 1/2007, s. 32-38
*Agata Jabłońska-Trypuć, Romuald Czerpak
Aktywność biologiczna i terapeutyczna poliamin
Biological and therapheutical activity of polyamines
Zakład Nauk Biologicznych Wyższej Szkoły Kosmetologii i Ochrony Zdrowia w Białymstoku
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. Romuald Czerpak
Summary
The diamine – putrescine and the polyamines – spermidine and spermine are aliphatic compounds which commonly occur in all living organisms. They may bind to other macromolecules, such as nucleic acid and proteins, and stimulate DNA replication, transcription and translation. They act together with plant and animal hormones activating the growth and metabolism of organisms. Biosynthesis of putrescine and spermidine is almost identical in bacteria nad plants; in fungi and mammals biosynthesis of putrescine, spermidine and spermine is also very similar, probably due to their heterotropism. In plants under influence of various stresses, the content and physiological and biochemical activity of polyamines change and enzymes immediately connected with their biosynthesis. Mechanisms of the activity of polyamines in adaptation to stress are recognized the best in plants. Polyamines play important role in cell proliferation, tumor progression and carcinogenesis. The cellular level of polyamines and their metabolic enzymes is higher in tumors than in surrounding normal tissue. High level of polyamines has been detected in a wide range of tumors, including: breast, stomach, lung and prostate cancer and leukemia. Polyamine analogues are used in anticancer therapy, but mechanisms of their action are still not enough known on a molecular level.
Wstęp
Poliaminy są związkami biogennymi powstającymi we wszystkich komórkach i organizmach pro- i eukariotycznych w wyniku dekarboksylacji niektórych aminokwasów, głównie zasadowych. Są to powszechnie występujące polikationowe związki azotowe, alifatyczne, należące do specyficznej grupy substancji regulujących wzrost, rozwój i metabolizm na poziomie molekularnym komórek, współdziałających z hormonami. Komórki prokariotyczne w porównaniu do eukariotycznych posiadają znacznie więcej putrescyny niż spermidyny i nie zawierają sperminy. Natomiast u eukariontów spotyka się głównie sperminę i spermidynę oraz niewielkie ilości putrescyny. U roślin występują przeważnie: putrescyna, spermidyna, spermina i agmatyna. Z kolei kadaweryna spotykana jest głównie u zwierząt i wytwarzana jest w dużych ilościach podczas rozkładu obumarłych organizmów.
W komórce poliaminy zlokalizowane są głównie w ścianie komórkowej, wakuolach, chloroplastach, mitochondriach oraz w jądrze komórkowym i jąderku. Umożliwiają one prawidłowy przebieg procesów fizjologiczno-metabolicznych i utrzymanie żywotności komórek. W komórce wchodzą w interakcje z makrocząsteczkami, takimi jak DNA, RNA, fosfolipidy i niektóre białka o charakterze kwaśnym, oddziaływując na replikację, transkrypcję, translację, podziały komórkowe i transport aktywny metabolitów przez błony komórkowe. Występują w formie wolnej lub w formie koniugatów; w przypadku roślin najczęściej z kwasami hydroksyfenylopropenowymi. Zaliczane są do lokalnie działających regulatorów procesów biochemiczno-metabolicznych, różniących się w swoim działaniu z typowymi hormonami.
U wielu gatunków roślin poliaminy nadają zapach kwiatom, który przyciąga owady zapylające albo nadają nieprzyjemny zapach roślinom z rodzaju obrazkowatych ( Arum), który odstrasza owady lub inne roślinne szkodniki. Poliaminy szczególnie u roślin aktywnie uczestniczą w adaptacji do różnych czynników stresowych. Poza tym działają stabilizująco na chromatynę jądrową, cytoszkielet, błony lipoproteinowe, a także biorą udział w aktywacji podziałów komórkowych. W komórkach zwierzęcych uczestniczą między innymi w procesie kancerogenezy oraz proliferacji i różnicowaniu się erytrocytów i keratynocytów (1-3).
Budowa chemiczna i biosynteza poliamin
Aminy biogenne można podzielić na: aminy alifatyczne, które różnicują się na monoaminy i poliamidy oraz cykliczne o pierścieniach aromatycznych i heterocyklicznych. Kationowe grupy aminowe łatwo tworzą wiązania chemiczne z ujemnie naładowanymi grupami fosforanowymi, karboksylowymi i siarkowodorowymi, które występują w kwasach nukleinowych i białkach, niektórych lipidach i kwaśnych cukrach. Im więcej jest grup aminowych w poliaminie tym większa jest jej aktywność biochemiczno-metaboliczna.
Największą aktywność biologiczną wykazuje spermidyna, która ma trzy grupy aminowe i spermina o czterech grupach aminowych, zaś najmniejszą agmatyna z jedną grupą aminową. Putrescyna, spermidyna i spermina są pospolitymi alifatycznymi polikationowymi aminami, odpowiednio z 2, 3 i 4 ładunkami dodatnimi przy grupach aminowych w warunkach fizjologicznego pH komórek (4, 5).
Do najbardziej znanych poliamin alifatycznych należą: diaminopropan, putrescyna, kadaweryna, spermina, spermidyna, agmatyna, homoagmatyna, urokaina, norspermina i norspermidyna, a ich wzory chemiczne przedstawia rycina 1.
Ryc. 1. Wzory strukturalne najbardziej znanych poliamin alifatycznych.
Ryc. 2. Szlaki biosyntezy poliamin u roślin i możliwości ich regulacji za pomocą inhibitorów enzymatycznych. DFMO – a-difluorometyloornityna, DFMA – a-difluorometyloarginina, MGBG – metyloglioksalo-bis-guanylohydrazon, CHA – cykloheksyloamina; objaśnienia nazw enzymów: 1 – arginaza, 2 – dekarboksylaza argininowa, 3 – iminohydrolaza agmatynowa, 4 – aminohydrolaza N-karbamoiloputrescynowa, 5 – dekarboksylaza lizynowa, 6 – dekarboksylaza ornitynowa, 7 – dekarboksylaza dekarboksylazy-adenozylo-metioninowa, 8 – syntaza spermidynowa, 9 – syntaza sperminowa, 10 – syntaza ACC (ACC-kwas 1-aminocyklopropano-1-karboksylowy); SAM – S-adenozylometionina, dSAM – dekarboksylowana SAM, MTA – metylotioadenozyna (2).
Dotychczas wykazano, że pod wpływem wielu hormonów, np. u roślin pod działaniem auksyn, giberelin i cytokinin, następuje aktywacja biosyntezy poliamin. Biosynteza putrescyny i spermidyny u bakterii i roślin jest prawie identyczna, z tą różnicą, że rośliny potrafią dodatkowo wytwarzać sperminę ze spermidyny. Istnieje również duże podobieństwo w biosyntezie putrescyny, spermidyny i sperminy u grzybów i ssaków, być może ze względu na ich heterotrofizm. U ssaków istnieje dodatkowa możliwość wielokierunkowych przemian biochemicznych poliamin, na przykład z udziałem acetylo-koenzymu A następuje przekształcenie spermidyny lub sperminy do putrescyny. Bakterie i grzyby dysponują znacznie większymi możliwościami katabolizowania poliamin w porównaniu do roślin i zwierząt. W ten sposób potrafią lepiej wykorzystać azot zawarty w poliaminach do syntezy innych związków organicznych niezbędnych do życia (6, 7).
Występowanie
Putrescyna, spermina i spermidyna oraz ich pochodne występują powszechnie w organizmach zwierzęcych, roślinnych i drobnoustrojach. Dowodem na to jest fakt, że wiele drobnoustrojów i organizmów o wyższym poziomie rozwoju wymaga obecności poliamin do normalnego wzrostu i metabolizmu. Putrescyna okazała się czynnikiem istotnym dla wzrostu m.in.: pałeczki Haemophilus influenzae, grzybów z gatunków: Aspergillus nidulans i Neurospora crassa. Pałeczka okrężnicy ( Escherichia coli) zawiera duże ilości poliamin i ma dobrze zbadane drogi ich biosyntezy. Drożdże ( Saccharomyces cerevisiae)zawierają znaczne ilości sperminy, natomiast nie wykryto jej w grzybach drożdżoidalnych ( Physarium polycephalum), pleśni wodnej ( Blastocladiella emersoni)i u rdzy źdźbłowej ( Puccinia graminis). Poziom sperminy i spermidyny u grzybów jest regulowany fizjologicznie i zależy od warunków środowiska, głównie temperatury, stężenia magnezu i manganu (8-12).
U roślin wyższych di- i poliaminy występują powszechnie i współdziałają przeważnie z fitohormonami w aktywacji procesów wzrostu i metabolizmu. Eukarionty roślinne są zasobne w sperminę i spermidynę, a niektóre w agmatynę, zaś ubogie w putrescynę. Kadaweryna najczęściej występuje u glonów i niektórych grzybów, a u roślin naczyniowych sporadycznie, np. w rodzaju obrazkowych ( Arum sp.). Duże ilości sperminy i spermidyny zawierają nowotwory roślinne. U roślin najwięcej di- i poliamin występuje w komórkach tkanek intensywnie rosnących, zwłaszcza twórczej, rozrodczej i miękiszowej. Putrescyna, spermidyna i spermina w niewielkich ilościach występują u plechowców z grupy glonów i grzybów oraz roślin naczyniowych, szczególnie należących do rodzin: trawy ( Graminae) i psiankowate ( Solanaceae) oraz roślin z grupy warzyw, drzew i krzewów owocowych. Natomiast agmatyna powszechnie występuje u roślin kwiatowych (13).
U człowieka i zwierząt kadaweryna jest produktem metabolizmu bakterii przewodu pokarmowego i rozkładu obumarłych organizmów. Kadaweryna jest związkiem o właściwościach trujących i stanowi powszechny produkt wytwarzany przez bakterie gnilne o bardzo nieprzyjemnym zapachu. Spermina i spermidyna są alifatycznymi polikationami azotowymi, które asocjują odwracalnie z wewnątrzkomórkowymi polianionami, zwłaszcza DNA, RNA, peptydami i białkami o funkcji regulującej procesy biochemiczno-fizjologiczne. Poliaminy te wpływają na proliferację, wzrost, różnicowanie się i metabolizm komórek drobnoustrojów, roślin, zwierząt i człowieka (2, 14, 15).
Aktywność biologiczna
Aktywność biologiczna poliamin charakteryzuje się dużą różnorodnością oddziaływania na wiele procesów metabolicznych. Poliaminy aktywnie uczestniczą w procesach replikacji, transkrypcji i translacji, których intensywność zależy w dużym stopniu od ich stężenia. Jako związki polikationowe oddziaływując z DNA, RNA, białkami, fosfolipidami i innymi polianionami, stymulują w komórkach biosyntezę kwasów nukleinowych i białek. Wpływają przez to na wzrost, proliferację i różnicowanie komórek oraz stymulują agregację rybosomów podczas translacji. Poprzez swoje działanie poliaminy zapewniają prawidłowe funkcjonowanie aparatu genetycznego komórki. Są składnikami błon cytoplazmatycznych, korzystnie oddziaływują na transport przez nie metabolitów, a także przeciwdziałają ich degradacji. Mogą działać również jako „zmiatacze” wolnych rodników (16-20).
Poliaminy poprzez udział w sieciowaniu białek cytozolowych stabilizują cytoszkielet komórek. Odgrywają dużą rolę w polimeryzacji filamentów aktynowych cytoszkieletu. Przy braku poliamin komórki nie są zdolne do replikacji, a wiązki filamentów aktynowych i mikrotubule w cytoszkielecie zanikają (21). Poliaminy są także niezbędne w końcowym etapie różnicowania się keratynocytów ludzkich. Putrescyna zapobiega między innymi sieciowaniu białek tworzących otoczkę w końcowym etapie tworzenia się ludzkich keratynocytów. W procesie tym, przebiegającym z utworzeniem zrogowaciałej otoczki komórkowej, uczestniczą wiązania glutamylolizynowe, a także wiązania bis-(g-glutamylo)spermidynowe, których w zdrowej skórze jest o połowę mniej niż tych pierwszych. Gdy proporcje te ulegną zmianie pojawia się stan patologiczny, charakteryzujący się zaburzeniami w różnicowaniu keratynocytów z podniesionym poziomem poliamin w tkance.

Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.

Płatny dostęp tylko do jednego, POWYŻSZEGO artykułu w Czytelni Medycznej
(uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony)

Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu wraz z piśmiennictwem , należy wprowadzić kod:

Kod (cena 19 zł za 7 dni dostępu) mogą Państwo uzyskać, przechodząc na tę stronę.
Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.

 

 

Płatny dostęp do wszystkich zasobów Czytelni Medycznej

Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu wraz z piśmiennictwem oraz WSZYSTKICH około 7000 artykułów Czytelni, należy wprowadzić kod:

Kod (cena 49 zł za 30 dni dostępu) mogą Państwo uzyskać, przechodząc na tę stronę.
Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.

otrzymano: 2007-02-26
zaakceptowano do druku: 2007-03-01

Adres do korespondencji:
*Agata Jabłońska-Trypuć
Zakład Nauk Biologicznych Wyższej Szkoły Kosmetologii i Ochrony Zdrowia w Białymstoku
ul. Krakowska 9, 15-875 Białystok
tel.: 601 653 570, 085 749 94 30, fax.: 085 749 94 31
e-mail: a.jablonska-trypuc@wskosm.pl, biuro@wskosm.pl

Postępy Fitoterapii 1/2007
Strona internetowa czasopisma Postępy Fitoterapii