Aminokyseliny

1
Aminokyseliny

• V této prednášce byly použity materiály z
  prezentací
• Mgr. Mirky Rovenské, PhD
• Doc. RNDr. Jany Novotné, CSc.
• obema srdecne dekuji

2
(No Transcript)
3
(No Transcript)
4
(No Transcript)
5
(No Transcript)
6
(No Transcript)
7
(No Transcript)
8
(No Transcript)
9
(No Transcript)
10
METABOLISMUS AMINOKYSELIN
11
Dvacet standardních aminokyselin
12
Neesenciální a esenciální aminokyseliny u cloveka
pouze v urcitém období rustu a behem nemoci.
13
METABOLISMUS AMINOKYSELIN
NEBÍLKOVINNÉ DERIVÁTY Porfyriny Puriny Pyrimidiny
Neurotransmitery Hormony Složené lipidy Aminocukry
PROTEINY Z POTRAVY
14

• Enzymy štepící proteiny
• Endopeptidázy
• Žaludecní - pepsin
• Pankreatické - trypsin, chymotrypsin, elastáza
• Exopeptidázy
• (tenké strevo)
• aminopeptidázy, karboxypeptidázy, dipeptidázy
• Pepsin (pH 1.5 2.5) štepí peptidovou vazbu
  pred Tyr, Phe, mezi Leu, Glu
• Trypsin (pH 7.5 8.5) štepí peptidovou vazbu
  mezi Lys a Arg
• Chymotrypsin (pH 7.5 8.5) štepí peptidovou
  vazbu mezi Phe a Tyr
• Pankreatická elastáza (pH 7.5 8.5) štepí
  peptidovou vazbu za Ala, Gly a Val
• Hydrolyzují polypetidy na oligopetidy a až na
  aminokyseliny. Aminokyseliny jsou absorbovány
  strevní sliznicí,transportovány tkání.
• Odbourávání aminokyselin probíhá
  intracelulárne. Prvním krokem je odstranení
  a-aminoskupiny, vetšinou ve forme amoniaku, který
  je vylucován, bud prímo, nebo pres další
  slouceniny z organismu.

15
Katabolismus aminokyselin
a-ketokyselina aminokyselina
Základním predpokladem pro odbourávání
aminokyselin je odstranení a-aminoskupiny
transaminací a deaminací. Dekarboxylací vznikají
biologicky aktivní aminy.
16
TRANSAMINACE
Aminotransferázy (transaminázy) jsou specifické
pro jeden pár aminokyseliny s její odpovídající
a-ketokyselinou. Aminotransferázy mají v
aktivním centru prosthetickou skupinu
pyridoxalfosfát (PLP)
17
Transaminace. Prenos aminoskupiny na ketokyselinu
18
Transaminace. Prenos aminoskupiny na ketokyselinu

N
H
O
3

-
-
-
-
OOC
C
H
C
H
C
H
COO
C
H
C
COO
OOC
2
2
2
Oxaloacetát
Glutamát
Aspartátaminotransferáza (AST)

N
H
O
3

-
-
-
-
OOC
C
H
C
H
C
COO
C
H
C
H
COO
OOC
2
2
2
Aspartát
a-Ketoglutarát
19
Aminotransferázy
Substráty vetšiny aminotransferáz jsou
a-ketoglutarát a oxaloacetát. Aminotransferázové
reakce jsou reversibilní a podílí se tak i na
syntéze aminokyselin.
Aminotransferázy jsou duležité v klinické praxi
Prítomnosti aminotransferáz ve svalových a
jaterních bunkách se využívá k diagnostickým
úcelum. Klinické merení se nazývá SGOT (serum
glutamátoxaloacetáttransamináza), také
aspartáttransamináza, AST a SGPT (serum
glutamátpyruváttransamináza) nebo
alanintransamináza, ALT. Vysoké aktivity techto
enzymu v krevním séru indikují porušení svalové
nebo jaterní tkáne (infarkt myokardu, zánet
jater, ).
20
Transport aminodusíku pri odbourávání svalových
proteinu
Glukózo-alaninový cyklus
Alanin vyplavený ze svalu a periferních tkání, je
použit pro glukoneogenezi v játrech a glukóza je
opetovne vychytávána svalem a periferními
tkánemi, kde z neho vzniká pyruvát. Ten je
transaminován na alanin atd. Aminodusík z
alaninu je v játrech použit pro syntézu
mocoviny. (Obdoba cyklu Coriových).
Obrázek prevzat z ucebnice D. L. Nelson, M. M.
Cox LEHNINGER. PRINCIPLES OF BIOCHEMISTRY Fifth
edition
21
Glutamát uvolnuje svoji aminoskupinu v játrech
jako amoniak
L-Glutamátdehydrogenáza odstranuje v játrech
aminoskupinu z uhlíkaté kostry glutamátu

• v játrech se hromadí glutamát vzniklý
  transaminací z jiných aminokyselin
• aminoskupina se oxidativní deaminací z
  glutamátu uvolní glutamátdehydrogenázovou reakcí
  jako amoniak (reakce probíhá v mitochondriích)
• glutamátdehydrogenáza je jako jediná z enzymu
  schopna využívat NAD i NADP jako akceptory
  redukujících ekvivalentu
• kombinované pusobení aminotransferázy a
  glutamátdehydrogenázy se nazývá transdeaminace.

Obrázek prevzat z http//web.indstate.edu/thcme/m
wking/nitrogen-metabolism.html
22
Glutamin transportuje amoniak z krevního recište
Je nejvýznamnejší transportní formou aminodusíku
v krvi
glutaminsyntetáza
Ve své molekule nese hned dve NH2 skupiny
pocházející z odbourávání AMK. Glutamin je
transportován do jater a NH4 se v mitochondriích
hepatocytu uvolní za pomoci glutaminázy, glutamin
se mení zpet na glutamát. NH3 se glutaminázou
mení na mocovinu.
Obrázek prevzat z ucebnice Devlin, T. M.
(editor) Textbook of Biochemistry with Clinical
Correlations, 4th ed. Wiley-Liss, Inc., New York,
1997. ISBN 0-471-15451-2
23
Dvacet aminokyselin se odbourává na sedm
produktu, které jsou soucástí citrátového cyklu
24
Glukogenní aminokyseliny

• Metabolisují se na a-ketoglutarát, pyruvát,
  oxaloacetát, fumarát nebo sukcinyl CoA

Aspartát Asparagin Arginin Phenylalanin
Tyrosin Isoleucin
Methionin Valin Glutamin Glutamát Prolin
Histidin
Alanin Serin Cystein Glycin Threonin
Tryptofan
25
Ketogenní a aminokyselinyMetabolisují se na
acetyl CoA nebo acetoacetát

• Soucasne jsou i glukogemmí
• Metabolisují se na a-ketoglutarát, pyruvát,
  oxaloacetát, fumarát nebo sukcinyl CoA

Isoleucin Threonin Tryptofan
Fenylalanin Tyrosin
Leucin a Lysin jsou pouze ketogenní
26
Metabolismus nekterých aminokyselin
27
Metabolismus methioninu
Tvorba aktivovaného methioninu
S-adenosylmethionin (SAM)
SAM slouží jako prekurzor pro radu methylacních
reakcí, napr. konverze noradrenlinu na adrenalin.
Po ztráte CH3 vzniká S-adenosylhomocystein (SAH).
Prevzato z http//themedicalbiochemistrypage.org/a
mino-acid-metabolism.html
28
Biosyntéza cysteinu z methioninu
Regenerace Met za prítomnosti N5-methyl- tetrahyd
rofolátu (vitaminy folát B12)

1. SAM se pres SAH mení na homocystein.
2. Homocystein kondenzuje se serinem na cystathion.
3. Cystathionáza rozštepí cystathion na cystein a
   a-ketoglutarát.

Celá rerakce se nazývá transsulfurace

nefunkcní enzym vede ke vzniku homocystinurii.
Prevzato z http//themedicalbiochemistrypage.org/a
mino-acid-metabolism.html
29
Homocystinurie
Vrozená porucha metabolismu Met, geneticky
podmínená defektem enzymu cystathionin-ß-syntázy.
V moci je vysoká koncentrace homocysteinu a
methioninu. Deformity kostí a poruchy zraku
zpusobené atypickým uložením cocky, predcasná
ateroskleróza nelécený stav vede k opoždenému
mentálnímu vývoji. . Vysoká chemická reaktivita
homocysteinu a pusobení vzniku volných radikálu
narušují jiné enzymy a mitochondrie bunek.
30
Bioyntéza tyrosinu z fenylalaninu
Tetrabiopterin redukuje fenylalaninhydroxylázu a
sám je zpet redukován NADH-dependentní
dihydropteridinreduktázou.
Chybející nebo defektní fenylalaninhydroxyláza
zpusobuje hyperfenylalaninemie (koncentrace Phe gt
120 mM).
Prevzato z http//themedicalbiochemistrypage.org/a
mino-acid-metabolism.html
31
Fenylketonurie
Vrozená porucha metabolismu Phe, geneticky
podmínená defektem enzymu fenylalaninhydroxyláza.
Nahromadený Phe (1000 mM v plasme) se stává
hlavním donorem aminoskupiny a odcerpává v
nervové tkáni a-ketoglutarát. V nervové tkáni
chybí a-ketoglutarát pro Krebsuv cyklus, snižuje
se aerobní metabolismus. Nelécený stav vede k
mentální retardaci.
32
Odbourávání rozvetvených aminokyselin
33
Choroba javorového sirupu (aminoacidémie
rozvetvených aminokyselin)
Vrozená genetická porucha metabolismu
rozvetvených aminokyselin, geneticky podmínená
defektem enzymu. Rozvetvené aminokyseliny a
jejich a-ketokyseliny se dostávají ve vysokých
koncentracích do moci. Mechanismus toxicity není
znám. Nelécený stav vede k abnormálnímu vývoji
mozku a mentální retardaci.
34
Selenocystein
Nadávno zarazen mezi proteinogenní aminokyseliny
jako 21 AK. Nachází se v aktivním míste ruzných
enzymu, vcetne antioxidacního enzymu
glutathionperoxidázy a 5-deiodináz. Do proteinu
se inkorporuje tRNA s UCA antikodonem. Zámena
selenocysteinu za Cys vede ke znacnému snížení
enzymové aktivity (nedostatek Se v potrave).
35
Enzymy katalyzující reakce metabolismu bílkovin
obsahují kofaktory komplex vitaminu B THIAMIN B1
(thiamindifosfát) oxidativní dekarboxylace
a-ketokyselin RIBOFLAVIN B2 (flavinmononukleotid
FMN, flavinadenindinukleotid FAD) oxidáza
a-aminokyselin NIACIN B3 kyselina nikotinová,
(nikotinamidadenindinukleotid NAD Nikotinamidaden
indinukleotidfosfát NADP) dehydrogenázy,
reduktázy PYRIDOXIN B6 (pyridoxalfosfát) transami
nacní reakce a dekarboxylace KYSELINA LISTOVÁ
(tetrahydrofolát) enzymy metabolismu
aminokyselin KYSELINA ASKORBOVÁ odbourání
tyrosinu syntéza kolagenu
36
Premena aminokyselin na specialisované
produkty Glycin hem, purin, konjugace na žlucové
kyseliny, kreatin Histidin histamin Ornithin a
arginin kreatin, polyaminy (spermidin,
spermin) Tryptofan serotonin (melatonin) Tyrosin a
ndrenalin a noradrenalin Kyselina
glutamová g-aminomáselná kyselina
(GABA) Biologicky aktivní aminokyseliny Neurotran
smitery glycin a kyselina glutamová
37
PREMENA AMINOKYSELIN NA ODVOZENÉ PRODUKTY
38
Glycin Glycin se podílí na biosyntéze hemu,
purinu a kreatinu
Syntéza hemu

• a-dusík a uhlík glycinu jsou zabudovány do
  pyrrolového jádra, soucásti porfyrinu
  (prostetická skupina hemu).
• 1. Kondenzace glycinu a sukcynyl-CoA, za
  prítomnosti d-amino- levulátsyntázy (ALA syntasa)
  v mitochondrii.

39

• 2. Transport d-aminolevulové kyseliny (ALA) do
  cytosolu.
• 3. ALA dehydratasa dimerizuje dve molekuly ALA
  na porfobilinogen

Prevzato z http//www.rpi.edu/dept/bcbp/molbioche
m/MBWeb/mb2/part1/heme.htm
40
Prevzato z http//www.rpi.edu/dept/bcbp/molbioche
m/MBWeb/mb2/part1/heme.htm
Glycin Jako soucást purinu
Prevzato z ucebnice D. L. Nelson, M. M. Cox
Lehninger Principle of Biochemistry. Fourt
Deition.
41
(No Transcript)
42

• Kreatinfosfát je zásobní forma vysokoenergetického
  fosfátu. Prechází na kreatin pri vysoké potrebe
  energie (cvicení), predání fosfátu na ADP, vznik
  ATP
• Kreatin a kreatinfosfát se nacházejí ve svalech,
  mozku a v krvi.
• Produkce kreatininu je úmerná svalové hmote.
• Kreatinin je vylucován ledvinami, hladina exkrece
  (clearence) se používá pro merení renální funkce.

43
Glycin Syntéza glutathionu

• Glutathion (GSH) je tripeptid glutamátu, cysteinu
  a glycinu.
• Hlavní endogenní reduktant a antioxidant,
  neutralizace volných radikálu a ROS, udržuje vit
  C a E v jejich redukované forme.
• Velmi významný pro erytrocyty (oxidující
  prostredí uvnitr nich).
• Konjuguje se s xenobiotiky, detoxifikace
  (glutathion-S-reduktasa)
• Úcast na transportu aminokyselin pres bunecnou
  membránu (cyklus g-glutamylu).
• Kofaktor nekterých enzymatických reakcí.
• Pomáhá pri novém usporádání disulfidických vazeb
  proteinu.
• Soucást glutathionperoxidasy,, ruzných
  oxidoreduktas.

Oxidovaná forma
Prevzato z http//www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem
/MBWeb/mb2/part1/heme.htm
44
Biologicky aktivní aminy vznikají z aminokyselin
dekarboxylací
Katecholaminy Dopamin, adrenalin a noradrenalin
g-Aminomáselná kyselina (GABA)
Serotonin
Histamin
Polyaminy spermin a spermidin
45
Syntéza katecholaminu z tyrosinu Dopamin,
adrenalin, noradrenalin,

• Tyrosin nevyužitý pro syntézu proteinu se
  premnuje na katecholaminy.
• Katecholaminy jako neurotransmitery pusobení na
  a a b-adrenergní receptory (úcinky na hladký
  sval, myokard, lipolýzu, glukoneogenezi).
• Syntéza katecholaminu
• Tyrosin je transportován do místa jeho syntézy
  (bunky drene nadledvin, neurony sekretující
  katecholaminy).
• Katecholaminy jsou skladovány ve vesikulech a
  jsou vázány na ATP a protein chromatin A.

Katechol dihydroxybenzen
46

1. Hydroxylace na DOPA (3, 4-dihydrofenylalanin)
2. Konverze DOPA na dopamin
3. Konverze dopaminu na noradrenalin
4. Methylace noradrenalinu na adrenalin.

Prevzato z http//themedicalbiochemistrypage.org/a
mino-acid-metabolism.html
47
Všechny katecholaminy jsou degradovány dvema
enzymatickými systémy
Monoaminooxidázou (MAO) Katechol-O-metyltransferas
ou (COMT)
MAO Oxidativne deaminuje primárná amin a uhlík,
na kterém byla puvodne aminoskupina navázána,
zoxiduje ho na karoxyl. COMT Prenáší metyl
(SAMaSAH) na OH skupinu katecholového jádra
(vzniká methoxyskupina). Vzniká kyselina
vanilmandlová.
Kyselina vanilmandlová jako produkt pusobení MAO
a COMT na katecholaminy
48
g-aminomáselná kyselina (GABA)
Inhibicní neurotransmiter. Spolu s glycinem
pusobí v CNS (mícha a mozkový kmen).
Snížená produkce GABA vede k epileptickým
záchvatum. Analoga GABA se používají jako
antiepileptika. (hladinu GABA lze zvýšit podáním
inhibitoru enzymu GABA aminotransferasy).
49
Dráha syntézy serotoninu a melatoninu z
tryprofanu

• Serotonin
• Je ve vysoké koncentraci obsažen v destickách,
  gastrointestinálním traktu, neuronech v mozku.
• Je jedním ze základních neurotransmiteru.
  (Umožnuje komunikaci mezi jednotlivými synapsemi
  v mozku a ovlivnuje nálady, emoce, pamet, bolest,
  spánek, chut k jídlu).
• Nedostatek zpusobuje snížení prenosu nervových
  vzruchu. (antidepresiva inhibují zpetné
  vychytávání serotoninu, prodlužují úcinek
  serotoninu).

Serotonin pusobí pres specifické receptory
(identifikovány a klonovány byly receptory 5HT1
-5HT7. Vetšina receptu je spojena s G-proteinem,
ovlivnují adenylátcyklázu nebo fosfolypázu Cg.
5HT3 je trída receptoru jsou iontové kanály). K
nekterým receptorum mají vysokou afinitu
antidepresiva - Prozac.
Prevzato z clánku http//www.vesmir.cz/clanek.php
3?CID3581
50
Derivát serotoninu.
Hraje duležitou roli v udržování normálního
biorytmu organizmu, zejména cyklu spaní a bdení.
Produkován epifýzou hlavne behem spánku.
Produkce probíhá cyklicky. Pusobí pres
vysokoafinitní receptory spojeny s G-proteiny.
(U cloveka byly nalezeny jak v mozku
v suprachiazmatických jádrech, tak i v podvesku
mozkovém, ledvinách a ve streve, u zvírat také
v sítnici a v cévách). Je úcinný ve vychytávání
volných radikálu a protože je dobre rozpustný v
tucích, prochází tedy lipidovou membránou na
zvírecích modelech omezil riziko vzniku rakoviny.
51
Histamin

• Vzniká dekarboxylací histidinu.
• Pusobí pres receptory (H1 H4).produkují ho
  antigenem aktivované žírné bunky.
• Má úcinky na vasodilataci, bronchokonstrikci,
  aktivuje hladké svalové bunky.
• Je chemotaktický pro basofily,
• V nervovém systému (CNS i periferním) tlumí
  uvolnování neurotransmiteru (acetylcholinu,
  noradrenalinu, serotoninu), reguluje spánek
  (antihistaminika navozují spánek, poškození
  neuronu produkujících histamin znemožní bdelost.
• Stimuluje produkci HCl v žaludku.

Strukturální analog Cimetidin se používá k lécbe
duodenálního vredu. Antagonista receptoru pro
histamin.
52
Syntéza polyaminu

• Premena argininu pres ornitin a putrescin na
  polyaminy.
• Polyaminy
• Podílejí se na mnoha fyziologických procesech
  (rychlá bunecná proliferace a rychlý bunecný
  rust).
• Mají pozitivní náboj (asociace s polyanionty
  DNA a RNA, (stimulují jejich biosyntézu a
  napomáhají pri jejich sbalování).
• Stimulují syntézu proteinu.

53
Biosyntéza polyaminu spermidinu a sperminu
Prevzato z ucebnice D. L. Nelson, M. M. Cox
Lehninger Principle of Biochemistry. Fourt
Deition.
54
Lécba africké spavé nemoci biochemickým trojským
konem
Trypanosoma brucei rhodesiense prevléká svuj
proteinový kabát a uniká tak imunitnímu systému.
Ornithindekarboxylasa má u savcu rychlý
metabolický obrat. U trypanosomy je tento enzym
stálý. Difluoromethylornitin (DFMO) je blokátorem
ornithindekarboxylasy a používá se k lécbe spavé
nemoci.
55
Karnosin

• Je dipeptid b-alaninu a histidinu.
• Je prítomen v kosterním svalu a v mozku (vysoká
  hladina u sprinteru).
• Aktivuje myosinovou ATPasu.
• Vychytává kyslíkové radikály (ROS), chrání
  proteiny pred oxidací.
• Inhibuje neenzymové glykace proteinu (stárnutí).
• Inhibuje vznik a rust agregátu b-amyloidních
  peptidu (Alzheimerova choroba).
• Anserin n-methylkarnosin.
• Prítomen ve svalech jiných savcu než u cloveka.

56
Oxid dusnatý NO

• Produkce
• bunkami cévního endotelu, hladkými svalovými
  bunkami, bunkami srdecního svalu.
• Funkce
• pusobí vasodilataci
• inhibuje vasokonstrikci
• inhibuje adhesi desticek k cévnímu endotelu
• inhibuje adhesi lekocytu na cévní endotel
• má antiproliferativní úcinek (inhibice
  hyperplasie hladkých svalových bunek a následné
  poškození cévní steny
• vychytává superoxidové anionty (protizánetlivý
  úcinek)

57
Užitecné webové stránky
http//www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/
MB1index.html http//themedicalbiochemistrypage.
org/amino-acid-metabolism.html
58
Plazmatické proteiny
59
Plazmatické proteiny

• Koncentrace 65 80 g ? l
• Podle složení
• jednoduché
• složené (glykoproteiny, lipoproteiny)
• Delení pomocí
• a) vysolovacích metod ? fibrinogen, albumin,
  globuliny
• b) elektroforézy ? frakce albumin, globuliny ?1,
  ?2, ?, ?

60
Elfo frakce plazmatických proteinu
Frakce Zastoupení () c (g/l)
Albuminy albumin prealbumin (transthyretin) 52 58 34 50
?1-globuliny globulin vázající thyroxin, transkortin, ?1-kyselý glykoprotein, ?1-antitrypsin, ?1-lipoprotein (HDL), ?1-fetoprotein 2,4 4,4 2-4
?2-globuliny haptoglobin, makroglobulin, ceruloplasmin 6,1 10,1 5 9
?-globuliny transferin, hemopexin, lipoprotein LDL, fibrinogen, C-reaktivní protein, C3 a C4 složka komplementu 8,5 14,5 6 11
?-globuliny IgG, IgM, IgA, IgD, IgE 10 21 8 15
61
Plazmatické proteiny se podílejí na

1. srážení krve
2. udržování stálého vnitrního prostredí (pH,
   osmotický tlak)
3. obranných funkcích
4. transportu

62
Obecné vlastnosti plazmatických proteinu

• Vetšina je syntetizována v játrech
• výjimka ?-globuliny jsou syntetizovány v
  plazmatických bunkách
• Syntetizovány ve forme preproteinu na membránove
  vázaných polyriboso-mech pak jsou posttranslacne
  modifikovány v ER a Golgiho komplexu
• Prevážne se jedná o glykoproteiny
• výjimka albumin
• Mají charakteristický polocas trvání v obehu
  (albumin 20 dnu)
• Vykazují polymorfismus (imunoglobuliny,
  transferin, ceruloplasmin)

63
Reaktanty akutní fáze (APRs)

• Jejich hladina se mení behem akutního zánetu nebo
  nekrózy tkáne
• Stimuly vedoucí ke zmenám konc. APRs
• infekce
• chirurgický zákrok
• poranení
• nádory

64
(No Transcript)
65
Rozdelení reaktantu akutní fáze
Pozitivní ?1-antitrypsin C-reaktivní protein
konc. roste 1000x ! fibrinogen haptoglobin
(HP) C3, C4
Negativní albumin transferin
66
ALBUMIN

• Koncentrace v plazme 45 g?l
• ? 60 celk. plazmatických proteinu
• Funkce
• udržování osmotického tlaku
• transport
• steroidních hormonu
• volných mastných kyselin
• bilirubinu
• léku (sulfonamidu, aspirinu)
• Ca2
• Cu2

67
Príciny snížené koncentrace albuminu

• Choroby jater (cirhóza) pokles pomeru
  albuminglobuliny
• Proteinová podvýživa
• Zvýšené vylucování ledvinami (onemocnení ledvin)
• Mutace zpusobující analbuminemii (ovlivnuje
  splicing)

68
TRANSFERIN

• Koncentrace v plazme 3 g?l
• Funkce transferinu
• transport železa z odbouraného hemu a z
  potravy (streva) do místa potreby, tj. do kostní
  drene a dalších tkání
• 1 mol transferinu prenáší 2 moly Fe3

69
Endocytóza transferinu zprostredkovaná receptory

• Ferotransferin se váže na receptory na povrchu
  bunky tento komplex je internalizován do
  endosomu
• V endosomech se železo uvolnuje z Tr (úcinek
  nízkého pH redukce Fe3 ? Fe2) a dostává se do
  cytoplasmy
• Železo je dopraveno do místa potreby v bunce
  resp. navázáno na feritin (Fe2 ? Fe3 a
  uskladnení železa)
• Apotransferin se vrací k membráne, uvolnuje se z
  receptoru a do plasmy.

70

• Príciny poklesu transferinu
• Popáleniny
• Infekce
• Maligní procesy
• Onemocnení jater a ledvin
• Príciny relativního nadbytku transferinu
• Anémie z nedostatku železa

71
FERITIN

• Intracelulární protein, v plazme jen malé
  množství
• 24 podjednotek, které obklopují 3000 4500
  iontu Fe3
• Funkce uchovává a v prípade potreby uvolnuje
  železo
• Primární hemochromatosa genetické onemocnení,
  pri kterém se zvyšuje absorpce železa ve streve a
  to se pak hromadí ve tkáních ? poškození jater,
  kuže, pankreatu, srdce. Stoupá i konc. feritinu.

72
CERULOPLASMIN

• Koncentrace v plazme 300 mg?l
• Funkce ceruloplasminu
• prenáší 90 plazmatické medi (med kofaktor
  ruzných enzymu)1 molekula váže 6 atomu medi
• váže med pevneji než albumin, který prenáší 10
  medi ? albumin je asi pro prenos medi významnejší
  (snadneji ji uvolnuje)

73
Príciny poklesu ceruloplasminu

• Jaterní onemocnení, napr. Wilsonova choroba
  gen. onemocnení, med není vylucována do žluce
  a akumuluje se v játrech, mozku, ledvinách a
  cervených krvinkách
• Prícina mutace v genu pro ATPasu vázající med
• Následek
• hromadení medi v játrech, mozku, ledvinách ?
  poruchy jater, neurologické poruchy
• ? vazba medi na apoceruloplasmin ? nízká hladina
  ceruloplasminu v plasme
• Príciny nárustu ceruloplasminu
• Reaktant akutní fáze ?
• zánetlivé procesy
• karcinom, leukémie
• revmatická artritida

74
HAPTOGLOBIN

• ?2- globulin, tetramer
• Vyskytuje se ve 3 polymorfních formách
• Funkce haptoglobinu
• váže volný hemoglobin a transportuje jej do
  retikuloendoteliálních bunek
• komplex Hb-Hp neprochází glomeruly ? zamezení
  ztráty volného Hb, a tudíž i Fe
• volný Hb prochází glomeruly a precipituje v
  tubulech ? poškození ledvin

X
75
Príciny nárustu haptoglobinu

• Reaktant akutní fáze ?
• zánet, infekce
• poranení
• maligní nádory

Príciny poklesu haptoglobinu

• Hemolytická anemie polocas života Hp 5 dní x
  komplexu Hp-Hb 90 min (komplex je z plasmy
  rychle vychytáván) ? hladina Hp klesá za situací,
  kdy je Hb soustavne uvolnován z cervených krvinek
  (hemolytická anemie)

76

• transferin
• feritin
• ceruloplasmin
• haptoglobin
• hemopexin (váže hem a transportuje ho do jater)
• mají antioxidacní úcinky
• odstranují Fe 2, a tím zabranují Fentonove
  reakci

H2O2 Fe 2 ? Fe 3 OH OH-
77
?1- ANTITRYPSIN(?1-antiproteinasa)

• Syntetizován v hepatocytech a makrofázích
• Tvorí 90 ?1 frakce
• Glykoprotein, vysoce polymorfní
• Funkce hlavní plazmatický inhibitor serinových
  proteas (trypsinu, elastasy...)
• deficience ? proteolytické poškození plic
  (emfyzém)
• vazby s proteasami se úcastní methionin kourení
  ? oxidace tohoto Met ? AT prestává inhibovat ? ?
  proteolytické poškození plic, zvlášte u pacientu
  s deficiencí AT

78
HLAVNÍ SLOŽKY (PROTEINY)EXTRACELULÁRNÍ MATRIX
79

• Složení extracelulární matrix
• Bunky (fibroblasty, hladké svalové bunky,
  chondroblasty, osteoblasty, epiteliální bunky)
• Fibrilární složka
• Nefibrilární složka
• Tekutina

80

• Funkce extracelulární matrix
• Podpurná funkce pro bunky
• Regulace
• - polarity bunek
• - delení bunek
• - adheze
• - pohybu
• Rust a obnova tkání
• Urcení a udržení tvaru tkáne
• Architektura tkání a orgánu
• Membránová filtracní bariéra (glomeruly)
• Výmena ruzných metabolitu, iontu a vody

81

• Hlavní složky extracelulární matrix
• Kolagen a elastin
• Proteoglykany
• Glykoproteiny

82

• Kolagen
• Jedna tretina všech telních bílkovin
• Vysoká stabilita
• Mechanická pevnost ale poddajnost (kuže, šlachy
  a vazy, chrupavky, bazální membrány, kosti)
• Difuze a výmena metabolitu, iontu a vody

83
Struktura kolagenu

• Nerozpustný glykoprotein - protein cukerná
  složka
• proteinová složka
• obecná chemická struktura kolagenu
• G X A G A A G Y A G A A G
  X A G A
• A G X A G A A G Y A G A
  A G X A G A A G X A G A A
  G Y A G A A G X A 
• G - glycin, X - prolin nebo hydroxyprolin, Y
  lysin nebo hydroxylysin, A - aminokyselina

84
Struktura kolagenu
glycin 30 hydroxyprolin a hydroxylysin
(25) hydroxyprolin a hydroxylysin se v jiných
proteinech vyskytují zrídka cukerná složka
glukosa a galaktosa
85
Biosyntéza kolagenu
1. Syntéza retezcu pre-prokolagenu. Signální
protein je navádí do RER.
2. Odštepením signálního proteinu vzniká
prokolagenní peptid.
86
3. Hydroxylace nekterých prolinu a lysinu
prolyl-4-hydroxylasa, lysyl-5-hydroxylasa Reakce
vyžaduje - O2 (popr. superoxid) -
a-ketoglutarát - Fe2 - kyselina
askorbová Prolin a-ketoglutarát O2 Fe2 ?
4-hydroxyprolin Fe3 CO2 sukcinát Hydroxypr
olin stabilisuje molekulu kolagenu.
87
4. Glykosylace vazba glukosy a galaktosy na
nekteré hydroxylysylové zbytky. (gukosyltransferas
a a galaktosyltransferasa)
88
5. Usporádání jednotlivých a-retezcu do podoby
prokolagenu. Tvorba disulfidických vazeb v
oblastech registracních peptidu na obou koncích
prokolagenních peptidu. Vznik trojité šroubovice
prokolagenu.
Registracní peptidy
6. Sekrece prokolagenu do extracelulárního
prostoru.
89
7. Odštepení registracních peptidu v
extracelulárním prostoru pomocí prokolagenních
peptidas, vznik tropokolagenu.
8. Oxidace lysylových a hydroxylysylových zbytku
na príslušné aldehydy lysyloxidasou a
hydroxylysyloxidasou (oxidativní deaminace).
Odstranení NH2 skupiny umožnuje vznik
kovalentních vazeb Schifových bází.
90
(No Transcript)
91
9. Samovolné usporádávání molekul tropokolagenu
do fibril, tvorba prícných vazeb Schifovy báze
mezi sousedními molekulami tropokolagenu.
92
Distribuce hlavních kolagenních typu ve tkáních
Typ Složení retezcu Výskyt I a1(I)2a2(I) k
uže 70 80 kost 100 šlacha
90 cévy, ligamenta, fascie,
rohovka dentin játra, plíce,
strevo II a1(II)3 chrupavka,
sklivec III a1(III)3 kuže 20
30 šlacha 10 játra, plíce,
strevo IV a1(IV)2a2(IV) bazální membrány
a1(IV)a2(IV)a3(IV) V a1(V)a2(V)a3(V) bazáln
í membrány placenta, svaly
93
Kolageny interakce kolagen tvorící fibrily a
nefibrilární kolagen
chrupavka
šlacha
Podle M. E. Nimni, 1993, in M. Zern and L. Reid,
eds., Extracellular Matrix
94

• Kolagen a choroby pojiva
• Nadbytek kolagenu fibróza
• - plicní fibróza
• - jaterní cirhóza
• - ateroskleróza
• Nedostatek kolagenu
• Osteogenesis imperfecta (krehké kosti) mutace
  kolagenu typu I
• porucha tvorby trojité šroubovice molekuly
  kolagenu
• snadné odbourávání kolagenu
• lámavost kostí
• - Ehlers-Danlosuv syndrom - porucha syntézy
  kolagenu
• šlachy a kuže snadno natažitelné
• hypermobilita v kloubech
• roztržení velkých cév

95
Proteoglykany Obrí molekuly obsahující z 95
cukernou složku
96
Proteoglykany a GAG - funkce

• vyplnují extracelulární prostor
• - odolnost proti tlaku
• - návrat puvodního tvaru tkáne
• - lubrikacní agens v kloubech
• - hydratace chrupavek v kloubech
• zachycují vodu
• odpuzují negativne nabité molekuly
• vazba na kolagenní fibrily
• - tvorba sítí
• - v kosti se na ne váží vápenaté soli
  (hydroxyapatit a uhlicitanvápenatý)
• adheze bunek a jejich migrace
• podíl na vývoji bunek a tkání

97
Struktura proteoglykanu

• Glykosaminoglykany (GAG) dlouhé nerozvetvené
  molekuly strídající se disacharidové jednotky
• uronové kyseliny
• D-glukuronová nebo L-iduronová
• aminocukry
• N-acetylglukosamin (GlcNAc) nebo
• N-acetylgalaktosamin (GalNAc)
• GAG jsou vysoce negativne nabité

98
(No Transcript)
99
Vazba GAG na proteinové jádro pomocí trí
sacharidových jednotek
100
Kyselina hyaluronová
D-glukuronová k. GlcNAc
101
Typy glykosaminoglykanu
Dermatansulfát - L-iduronová k. GlcNAc
sulfát Chondroitinsulfát - D-glukuronová k.
GlcNAc sulfát Heparinsulfát a heparansulfát -
D-glukuronová k. N-sulfo-D-glukosamin Keratansu
lfát - Gal GlcNAc sulfát
102
Typy glykosaminoglykanu
R H nebo SO3-, R H, COCH3 nebo SO3-
103
Výskyt GAG
Hyaluronová kyselina - mezi GAG unikátní,
neobsahuje sulfát - nekovalentne se váže s
komplexem proteoglykanu - obrovské polymery,
které váží velké množství vody Dermatansulfát -
kuže, cévy, srdecní chlopne Chondroitinsulfát -
chrupavka, kost, srdecní chlopne Heparinsulfát -
granula žírných bunek vyskytujících se kolem
plicních artérií, játra a kuže Heparansulfát -
bazální membrány, komponenty bunecných
povrchu Keratansulfát - rohovka, kost, chrupavka
104
Rozdelení proteoglykanu podle velikosti
Agrekan - hlavní proteoglykan v
chrupavce Versikan v mnoha tkáních, hlavne v
cévách a v kuži Dekorin malý proteoglykan
mnoha tkání Biglykan malý proteoglykan
chrupavky
105
Elastin

• Pevnost v tahu díky konformaci náhodného klubka.
• Vysoký obsah prolinu a hydroxyprolinu.
• Monomer tropoelastin.
• Desmosin a isodesmosin (lysylové a
  hydroxylysylové zbytky) zajištují tvorbu prícných
  vazeb. Vznik pusobením lysyloxidázy.
• Výskyt plíce, velké arterie, ligamenta

106
Syntéza elastinu
107
Strukturální glykoproteiny

• Fibronektin a laminin
• prímá vazba na kolagen nebo proteoglykany
• fibronektin na kolagen typu I, II a III
• laminin na kolagen typu IV v bazálních
  membránách
• ukotvení bunek k ECM,
• fibronektin má sekvenci aminokyselin RGDS
• (arg, gly, asp, ser)
• - vazba s povrchovými bunecnými receptory

108
Fibronektin

• Glykoprotein vázaný na povrch bunek
• Cirkuluje také v plasme
• Dva identické polypeptidové podjednotky spojené
• Disulfidickými mustky C-konci
• Segment, který váže bunky (RGDS)
• Vazebné domény - kolagen, heparinsulfát,
  hyaluronová kyselina, fibrin

109
Laminin

• Molekula má tvar kríže
• 3 polypeptidové retezce
• Vazebné domény pro
• kolagen IV, heparin, heparinsulfát, doména pro
  vazbu na bunky.
• Duležitý a biologicky aktivní glykoprotein
  bazální membrány.
• Ovlivnuje bunecnou diferenciaci, migraci,
  adhesi, fenotyp.
• Na bunecnou membránu se váže pres receptory pro
  integriny.