Başlıca idrar proteinleri - Major urinary proteins
Başlıca üriner protein ( Mups olarak da bilinir), α 2 U-globülinler , bir olan alt-ailesi proteinlerinin bolca bulunan idrar ve diğer salgıları birçok hayvan. Mups , alıcı hayvanın vomeronazal organı tarafından tespit edildiğinde, donör hayvan hakkında küçük bir dizi tanımlayıcı bilgi sağlar . Lipokalinler olarak bilinen daha büyük bir protein ailesine aittirler . Mups, türler arasında sayıca büyük ölçüde değişen tek bir DNA parçası üzerinde birbirine bitişik olarak yerleştirilmiş bir gen kümesi tarafından kodlanır : farelerde en az 21 fonksiyonel genden insanlarda hiçbirine kadar. Mup proteinleri , belirli küçük organik kimyasalları barındıran bir ligand bağlayıcı cebi kapsayan karakteristik bir eldiven şekli oluşturur .
İdrar proteinleri ilk olarak 1932'de Thomas Addis tarafından proteinürinin nedeni üzerine yapılan çalışmalar sırasında kemirgenlerde rapor edilmiştir . Güçlü insan alerjenleridir ve kediler, atlar ve kemirgenler de dahil olmak üzere bir dizi hayvan alerjisinden büyük ölçüde sorumludurlar . Onların endojen bir hayvan içinde işlev bilinmemektedir ancak enerji harcamalarını düzenleyen içerebilir. Bununla birlikte, salgılanan proteinler olarak, hayvanlar arasındaki kimyasal iletişimde birçok rol oynarlar , kemirgenlerde ve domuzlarda feromon taşıyıcıları ve stabilizatörleri olarak işlev görürler . Mups ayrıca protein feromonlarının kendileri olarak da hareket edebilir. Erkek farelerde saldırganlığı teşvik ettikleri gösterilmiştir ve erkek fare idrarında bulunan belirli bir Mup proteini dişi fareler için cinsel olarak çekicidir. Mups ayrıca farklı türler arasında sinyal işlevi görebilir : fareler, kediler ve sıçanlar gibi yırtıcı hayvanlardan türetilen Mups'ların saptanması üzerine içgüdüsel bir korku tepkisi gösterir.
keşif
Sağlıklı insanlar, büyük ölçüde protein içermeyen idrar atarlar. Bu nedenle, 1827'den beri doktorlar ve bilim adamları , böbrek hastalığının bir göstergesi olarak insan idrarındaki protein fazlalığı olan proteinüri ile ilgileniyorlar . Proteinürinin etiyolojisini daha iyi anlamak için , bazı bilim adamları bu fenomeni laboratuvar hayvanlarında incelemeye çalıştı . 1932 ve 1933 yılları arasında Thomas Addis de dahil olmak üzere bir dizi bilim adamı, bağımsız olarak, bazı sağlıklı kemirgenlerin idrarlarında protein bulunduğuna dair şaşırtıcı bulguyu bildirdiler. Bununla birlikte, fare ve sıçanların başlıca idrar proteinlerinin ilk kez ayrıntılı olarak tanımlanması 1960'lara kadar değildi. Proteinlerin öncelikle erkeklerin karaciğerinde üretildiği ve böbrekler yoluyla idrara büyük miktarlarda (günde miligram) salgılandığı bulundu .
Adlandırıldıklarından beri, proteinlerin ürünleri doğrudan dış ortama salgılayan diğer bezlerde farklı şekilde ifade edildiği bulunmuştur . Bunlar lakrimal , parotis , submaksiller , sublingual , preputial ve meme bezlerini içerir. Kediler ve domuzlar gibi bazı türlerde Mups, idrarda hiç ifade edilmez ve esas olarak tükürükte bulunur. Bazen idrar Mups (uMups) terimi, idrarda ifade edilen Mupları diğer dokulardakilerden ayırt etmek için kullanılır.
mup genleri
1979 ve 1981 yılları arasında, Mups'un farede 15 ila 35 gen ve psödojenden oluşan bir gen ailesi ve sıçanda tahmini 20 gen tarafından kodlandığı tahmin edilmiştir. 2008'de , tüm genomların DNA dizilimi analiz edilerek, bir dizi türdeki Mup geninin daha kesin sayısı belirlendi .
kemirgenler
Fare referans genomu , en az 21 farklı Mup genine ( açık okuma çerçeveleri ile ) ve ilave 21 Mup psödogenine ( anlamsız bir mutasyon veya eksik bir gen duplikasyonu tarafından bozulan okuma çerçeveleri ile ) sahiptir. Hepsi bir arada kümelenmiştir, 4. kromozom üzerindeki 1.92 megabaz DNA üzerinde yan yana dizilmiştir . 21 fonksiyonel gen, konum ve dizi benzerliğine dayalı olarak iki alt sınıfa ayrılmıştır: 6 çevresel A Sınıfı Mup ve 15 merkezi B Sınıfı Mup . Merkezi B Sınıfı Mup gen kümesi , A Sınıfı Muplardan birinden bir dizi ardışık çoğaltma yoluyla oluşturulmuştur . Tüm B Sınıfı genler birbiriyle neredeyse aynı olduğundan, araştırmacılar bu kopyaların fare evriminde çok yakın zamanda meydana geldiği sonucuna varmışlardır. Gerçekten de, bu merkezi Mup genlerinin tekrarlayan yapısı, muhtemelen kararsız oldukları ve vahşi fareler arasında sayıca değişebileceği anlamına gelir . A Sınıfı Muplar birbirinden daha farklıdır ve bu nedenle daha kararlı, daha eski genler olmaları muhtemeldir, ancak eğer varsa, sınıfların sahip olduğu fonksiyonel farklılıklar bilinmemektedir. Genler arasındaki benzerlik, bölgenin mevcut DNA dizileme teknolojisi kullanılarak çalışılmasını zorlaştırıyor . Sonuç olarak, Mup gen kümesi, fare tam genom dizisinin boşlukları kalan birkaç parçasından biridir ve başka genler keşfedilmemiş olarak kalabilir.
Fare idrarı ayrıca homolog idrar proteinleri içerir ; Başlangıçta farklı bir ad, α2 u - globulinler verilmiş olsa da , o zamandan beri fare Mups olarak bilinir hale geldiler. Sıçanlar 9 ayrı Mup genine ve kromozom 5 üzerindeki 1.1 megabaz DNA üzerinde bir araya toplanmış 13 psödogene sahiptir. Bununla birlikte, bu, farelerdeki kopyalardan bağımsız olarak meydana geldi, yani her iki kemirgen türü de Mup gen ailelerini ayrı ayrı, ancak paralel olarak genişletti .
kemirgen olmayanlar
Domuz, inek, kedi, köpek, bushbaby, makak, şempanze ve orangutan dahil olmak üzere incelenen diğer memelilerin çoğu tek bir Mup genine sahiptir. Bununla birlikte, bazıları genişletilmiş bir sayıya sahiptir: atların üç Mup geni vardır ve gri fare lemurlarının en az iki tane vardır. Böcekler, balıklar, amfibiler, kuşlar ve keseliler , Mup gen kümesinin kromozomal pozisyonunda sentezi bozmuş gibi görünmektedir , bu da gen ailesinin plasental memelilere özgü olabileceğini düşündürmektedir. İnsanlar, herhangi bir aktif Mup genine sahip olmadığı bulunan tek plasentalı memelilerdir ; bunun yerine, yanlış eklemeye neden olan ve onu işlevsiz hale getiren bir mutasyon içeren tek bir Mup psödogenine sahiptirler .
İşlev
taşıma proteinleri
Muplar, lipokalinler olarak bilinen düşük moleküler ağırlıklı (~19 kDa ) büyük bir protein ailesinin üyeleridir . Bir yüzü açık , her iki ucunda alfa sarmalları bulunan , anti-paralel bir beta namlusunda düzenlenmiş sekiz beta yaprağından oluşan karakteristik bir yapıya sahiptirler . Sonuç olarak, küçük organik kimyasalları yüksek afinite ile bağlayan fincan benzeri bir cebi kapsayan karakteristik bir eldiven şekli oluştururlar . Bu ligandların bir kısmı, 2-sn-bütil-4,5-dihidro tiyazol (SBT veya DHT olarak kısaltılır), 6-hidroksi-6-metil-3- heptanon (HMH) ve 2,3 dihidro dahil olmak üzere fare Mup'larına bağlanır. -ekso-brevikomin (DHB). Bunların hepsi, feromon olarak hareket ettiği gösterilen idrara özgü kimyasallardır - aynı türün başka bir üyesinde doğuştan gelen bir davranış tepkisini tetikleyen bir birey tarafından salgılanan moleküler sinyaller . Fare Mup'larının ayrıca, erkek idrar kokusu işaretlerinde uçucu feromonların gücünü artıran yavaş bir salınım mekanizması sağlayarak, feromon stabilizatörleri olarak işlev gördüğü gösterilmiştir . Kemirgenlerdeki Mup'ların çeşitliliği göz önüne alındığında, başlangıçta farklı Mup'ların farklı şekilli bağlama ceplerine sahip olabileceği ve bu nedenle farklı feromonları bağlayabileceği düşünülüyordu. Bununla birlikte, detaylı araştırmalar, değişken bölgelerin çoğunun proteinlerin yüzeyinde bulunduğunu ve ligand bağlanması üzerinde çok az etkiye sahip olduğunu ortaya koydu .
Sıçan Mups, farklı küçük kimyasalları bağlar. En yaygın ligand 1-Kloro dekan olup , 2-metil-N-fenil -2-propenamid , heksadekan ve 2,6,11-trimetil dekan daha az belirgindir. Sıçan Mupları ayrıca limonen -1,2-epoksiti bağlayarak konağın böbreğinde kansere ilerleyen hiyalin- damlacık nefropatisi hastalığına neden olur. Diğer türler bu bozukluğu geliştirmez çünkü Mup'ları o kimyasalı bağlamaz. Buna göre, transgenik fareler , sıçan Mup'unu ifade edecek şekilde tasarlandıklarında, böbrekleri hastalığı geliştirdi. Domuzlarda bulunan ve tükürük lipokalin (SAL) olarak adlandırılan Mup , erkeklerin tükürük bezinde ifade edilir ve burada androstenon ve androstenol'ü sıkıca bağlar ; her ikisi de dişi domuzların çiftleşme pozisyonu almasına neden olan feromonlardır .
Mups ve ilişkili ligandlar (pirazinler, alkoller, tiazolinler, 6-hidroksi-6-metil-3-heptanon ve N-fenilnaftilamin) ile gerçekleştirilen izotermal titrasyon kalorimetri çalışmaları, olağandışı bir bağlanma fenomenini ortaya çıkardı. Aktif saha suboptimal sonuçlanan ligandı tarafından tahrik ediliyor bağlayıcı, su katılmış bulunmuştur Entalpik dispersiyon kuvvetleri . Bu, su moleküllerinin yeniden düzenlenmesinden kaynaklanan entropi tarafından yönlendirilen bağlanma kuvvetleri sergileyen diğer proteinlerin çoğuna aykırıdır . Bu olağandışı süreç, klasik olmayan hidrofobik etki olarak adlandırılmıştır .
feromonlar
Çalışmalar, Mups'un feromon iletişimindeki kesin işlevini bulmaya çalışmıştır. Mup proteinlerinin dişi farelerde ergenliği teşvik ettiği ve kızgınlık döngüsünü hızlandırarak Vandenbergh ve Whitten etkilerini indüklediği gösterilmiştir . Bununla birlikte, her iki durumda da Mup'ların dişiye erkek idrarında çözünmüş olarak sunulması gerekiyordu, bu da proteinin işlev görmesi için bir miktar idrar bağlamı gerektirdiğini gösteriyordu. 2007'de normalde erkek fare idrarında bulunan Mup'lar transgenik bakterilerde yapıldı ve bu nedenle normalde bağladıkları kimyasallardan yoksun olarak oluşturuldu. Bu Mup'ların , idrar yokluğunda bile erkeklerde saldırgan davranışı teşvik etmek için yeterli olduğu gösterildi . Ek olarak, bakterilerde yapılan Mups'un , fare ve sıçanların özel duyu reseptörleri aracılığıyla feromonları saptadığı bilinen bir burun alt sistemi olan vomeronazal organdaki (VNO) koku alma duyu nöronlarını aktive ettiği bulundu . Birlikte, bu, Mup proteinlerinin ligandlarından bağımsız olarak feromonlar olarak hareket edebildiğini gösterdi.
Erkek-erkek saldırganlığındaki bir rolle tutarlı olarak, yetişkin erkek fareler, dişilere, yavrulara veya hadım edilmiş erkek farelere göre idrarlarına önemli ölçüde daha fazla Mup salgılar . Cinsiyetler arasındaki bu farkı yönlendiren kesin mekanizma karmaşıktır, ancak en az üç hormonun - testosteron , büyüme hormonu ve tiroksin - farelerde Mups üretimini olumlu yönde etkilediği bilinmektedir. Yabani ev faresi idrarı, fare başına dört ila yedi farklı Mup proteininin değişken kombinasyonlarını içerir. BALB/c ve C57BL/6 gibi bazı kendilenmiş laboratuvar fare suşları da idrarlarında eksprese edilen farklı proteinlere sahiptir. Bununla birlikte, vahşi farelerin aksine, aynı türden farklı bireyler, birçok akrabalı yetiştirme neslinin bir eseri olan aynı protein modelini ifade eder . Sıra dışı bir Mup diğerlerinden daha az değişkendir: sürekli olarak yüksek oranda vahşi erkek fareler tarafından üretilir ve dişi idrarında neredeyse hiç bulunmaz. Bu Mup bakterilerde yapıldığında ve davranış testlerinde kullanıldığında, dişi fareleri çektiği bulundu. Diğer Mup'lar test edildi, ancak aynı çekici niteliklere sahip değildi, bu da erkeğe özgü Mup'ın bir seks feromon gibi davrandığını düşündürdü. Bilim adamları bu Mup adlı Darçın ( Mup20 , Q5FW60 bir mizahi referans olarak) Fitzwilliam Darcy , romantik kahraman gelen Gurur ve Önyargı . Birlikte ele alındığında, üretilen Mups'un karmaşık kalıpları, donör hayvan hakkında cinsiyet , doğurganlık, sosyal baskınlık , yaş, genetik çeşitlilik veya akrabalık gibi bir dizi bilgi sağlama potansiyeline sahiptir . Yabani fareler (genetik olarak özdeş olan ve dolayısıyla idrarda aynı Mups modellerine sahip olan laboratuvar farelerinin aksine) idrarlarında , bir koku işaretinin sahibini benzersiz şekilde tanımlamak için bir " barkod " görevi gören bireysel Mup ekspresyon kalıplarına sahiptir .
Ev faresinde, ana MUP gen kümesi, genetik kimliğin oldukça polimorfik bir koku sinyalini sağlar. Yarı doğal muhafazalarda serbestçe üreyen vahşi fareler, akrabalı çiftleşmeden kaçınma gösterdi . Bu kaçınma, her iki MUP haplotipini (tam eşleşme) paylaşan fareler arasındaki başarılı eşleşmelerde güçlü bir eksiklikten kaynaklanmıştır. Beyaz ayaklı farelerin kullanıldığı başka bir çalışmada, vahşi popülasyonlardan türetilen fareler kendi içinde yetiştirildiğinde, bu tür fareler doğal bir habitata yeniden dahil edildiğinde hayatta kalmanın azaldığı bulundu. Bu bulgular, akrabalı yetiştirmenin zindeliği azalttığını ve koku sinyali tanımanın farelerde akrabalı yetiştirme depresyonundan kaçınmanın bir yolu olarak geliştiğini göstermektedir .
Kairomonlar
Aynı türün üyeleri arasındaki sosyal ipuçlarını olarak işlev görmenin yanı sıra, Mups olarak davranabilir kairomonlar -kimyasal sinyalleri türler arasında olduğu iletim bilgi. Fareler, kediler ve sıçanlar da dahil olmak üzere doğal yırtıcılarının kokusundan içgüdüsel olarak korkarlar . Bu, yüzlerce nesil boyunca yırtıcılardan izole edilmiş laboratuvar farelerinde bile meydana gelir. Korku tepkisinden sorumlu kimyasal ipuçları kedi tükürüğünden ve sıçan idrarından saflaştırıldığında, iki homolog protein sinyali tanımlandı: Fel d 4 ( Felis domesticus alergen 4; Q5VFH6 ), cat Mup geninin ürünü ve Rat n 1 ( Rattus norvegicus alerjen 1; P02761 ), sıçan Mup13 geninin ürünü. Fareler, bakterilerde yapıldıklarında bile bu Muplardan korkarlar, ancak Mupları tespit edemeyen mutant hayvanlar, farelerden korkmadıklarını göstererek, korkulu davranışı başlatmadaki önemini gösterirler. Farklı türlerden Mup'ların farklı davranışları nasıl başlattığı tam olarak bilinmemektedir, ancak fare Mup'ları ve yırtıcı Mup'ların alıcı farelerin burnunda benzersiz duyusal nöron modellerini aktive ettiği gösterilmiştir. Bu, farenin onları farklı sinir devreleri aracılığıyla farklı şekilde algıladığını ima eder . Feromon reseptörleri onlar üyeleri be düşünülmektedir olsa Mup tespiti için sorumlu, aynı zamanda bilinmeyen V2R reseptör sınıfına.
alerjenler
Lipokalin protein ailesinin diğer üyeleriyle birlikte, başlıca idrar proteinleri, insanlar için güçlü alerjenler olabilir. Bunun nedeni bilinmiyor; bununla birlikte, Mups ve yapısal olarak benzer insan lipokalinleri arasındaki moleküler taklit , olası bir açıklama olarak önerilmiştir. Mus m 1, Ag1 veya MA1 olarak bilinen fare Mup6 ve Mup2 genlerinin (önceden fare MUP'leri arasındaki benzerlikten dolayı Mup17 olarak anılırdı) protein ürünü , fare idrarının alerjenik özelliklerinin çoğundan sorumludur. Protein çevrede son derece kararlıdır; araştırmalar, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki şehir içi evlerin %95'inin ve tüm ev tiplerinin %82'sinin en az bir odada tespit edilebilir seviyelere sahip olduğunu bulmuştur. Benzer şekilde, Rat n 1 bilinen bir insan alerjenidir. ABD'de yapılan bir araştırma, şehir merkezindeki evlerin %33'ünde mevcudiyetini buldu ve bina sakinlerinin %21'inde alerjene duyarlı hale geldi. Kemirgen Mup proteinlerine maruz kalma ve duyarlılaşma, çocukluk çağı astımı için bir risk faktörü olarak kabul edilir ve laboratuvar hayvanı teknisyenleri ve bilim adamlarının meslek hastalığı olan laboratuvar hayvanı alerjisinin (LAA) önde gelen nedenidir . Bir çalışma, hayvanlara astım reaksiyonları geliştiren laboratuvar çalışanlarının üçte ikisinin Sıçan n 1'e karşı antikorları olduğunu buldu.
Diğer memelilerden gelen Mup genleri ayrıca alerjenik proteinleri de kodlar, örneğin Fel d 4 esas olarak submandibular tükürük bezinde üretilir ve kedi kendini tımar ederken kepek üzerinde biriktirilir . Bir araştırma, kedi alerjisi olan kişilerin %63'ünün proteine karşı antikorları olduğunu buldu . En yüksek oldu titreleri karşı daha Fel d 4 karşı antikorların Fel d 1 , önde gelen bir diğer kedi alerjene. Benzer şekilde, Equ c 1 ( Equus caballus alergen 1; Q95182 ) karaciğerde, dil altı ve çene altı tükürük bezlerinde bulunan bir at Mup geninin protein ürünüdür . At alerjenlerine kronik olarak maruz kalan hastalarda antikor yanıtının yaklaşık %80'inden sorumludur.
Metabolizma
Diğer hayvanlar tarafından salgılanan Mupların tespiti iyi çalışılmış olsa da, üreten hayvandaki fonksiyonel rol daha az açıktır. Bununla birlikte, 2009'da Mups'un farelerde enerji harcamasının düzenlenmesi ile ilişkili olduğu gösterildi. Bilim adamları, genetik olarak indüklenen obez, diyabetik farelerin , zayıf kardeşlerinden otuz kat daha az Mup RNA ürettiğini buldu . Mup proteinini doğrudan bu farelerin kan dolaşımına verdiklerinde, enerji harcamasında, fiziksel aktivitede ve vücut sıcaklığında bir artış ve buna karşılık gelen glikoz intoleransında ve insülin direncinde bir azalma gözlemlediler . Mups'un enerji metabolizması üzerindeki faydalı etkilerinin, iskelet kasındaki mitokondriyal fonksiyonu artırarak ortaya çıktığını öne sürüyorlar . Başka bir çalışma, diyetle indüklenen obez farelerde Mups'un azaldığını buldu. Bu durumda, farelerin kan dolaşımında Mups varlığı , karaciğerdeki genlerin ekspresyonunu doğrudan inhibe ederek glikoz üretimini kısıtladı .
Ayrıca bakınız
- Cis-vaccenyl asetat , bir böcek saldırganlığı feromon
- Başlıca histo-uyumluluk kompleksi , peptitler ayrıca farelerde bireysel tanıma ile ilgilidir.
- Karaciğer tarafından üretilen ve salgılanan proteinler
Notlar
Referanslar
Dış bağlantılar
- Kemirgen Kokusu, Neden Dosyaları – Haberin Arkasındaki Bilim
- Predators elde Sinyaller Fear üzerine YouTube , MUPS belirlenen araştırma anlatan video kairomonlar vardı