Akiivi tauriinin soluunotto. TauT, Tauriininkuljettaja

Tauriinin kuljettajaproteiini, TauT (taurine transporter)

TauT on proteiini jossa on 590-655 aminohapon peptidiketju. Molekyylipaino on 65- 74 kDa.

TauT kuuluu Na+ ja Cl- joneista riippuviin kuljettajaproteiineihin.

On päätelty että

• siinä on 12 hydrofobista "membrane spanning" domaania. Sekä C-terminaali että N- terminaali ovat sytosolin puolella.
• siinä on kaksi mahdollista glykosylaatiokohtaa toisessa solun ulkopuolisessa silmukassa
• siinä on useita mahdollisia fosforylaatiokohtia PKC entsyymille ja cAMP:stä riippuvalle PKA entsyymeille ja kaseiinikinaasi II-entsyymille solun sisälläolevissa silmukoissa ja C-terminaalissa
• Lisäksi on näyttöä siitä, että ensimmäinen TauT:n solunulkoinen silmukka osallistuu vuorovaikutuksiin natrium 8Na+) ja kloridi 8Cl-) jonien kanssa.
  

TauT sietää sekä sulfanaatti- että sulfinaattiryhmiä.

Tauriinin sisäänpääsyn tehokkaat inhibiittorit ovat beta-alaniini ja hypotauriini

Zwitterjoni

TAURIINI ( beta-aminoetaanisulfonihappo)
rakenteeltaan on zvitterjoni, toinen pää on aminoryhmä(+) ja toinen pää on sulfoniryhmä SO3(-) ryhmä.

TAURIINI on tärkeä orgaaninen osmolyytti solussa, varsinkin astrosyytissä, neuronissa, haiman a-soluissa. Ja tietysti sydämessä ja lihaksessa.

TAURIINILLA on suuri vesiliukoisuus ja se on huono diffundoitumaan membraanin läpi. Se on biokemiallisesti inertti ja se on huono kelatoimaan kationeja, joten se sopii nonsytotoksiseksi solun osmolyytiksi.

TAURIINI on mainio intrasellulaarisen osmoottisen paineenhienosäätäjä ja solun volyymin korjaaja osmoottisten häiriöitten yhteydessä.

Esim. Intrasellulaarisen ja extrasellulaarisen tauriinin pitoisuuksien kesken voi vallita suhde 600:1, joten tauriini näyttää olevan merkittävä tekijä.( Tämä arvio on tehty Ehrlichin ascites tuumorisoluista)

FUKTIONAALINEN TASAPAINO vallitsee tauriinin aktiivin soluun oton, pasiivisen vapautumisen ja kysteiinistä käsin syntetisoitumisen kesken.

TAURIINI on lopputuote metioniini-cysteiiniaineenvaihdunnasta-ja suurin osa siitä pysyttelee zvitterjonina.

(Kommenttini: TAURIINI inerttisyytensä takia on eritäin hyvin soveltuva elektrisesti ärtyvien kudosten soluvolyymin säätötehtäviin sillä se ei itse häiritse sähkoistä ärtyvyyttä, ellei sitten vaikuta niin, että se tehostaa fysiologisia edellytyksiä ärtyvyyden normaalitoiminnalle, mitä taas on vaikea havaita tutkimuksissa ja joudutaan poistogeenisiin tutkimuksiin).

Lähfe: Lambertin väitöskirja 2004

Tauriini osmolyyttinä

Lambertin abstrakti: Solun turpoamisen korjaus tauriinilla, solun osmolyytillä

Lähde: LAMBERT Ian Henry
Regulation of the cellular content of the organic osmolyte taurine in mammalian cells
http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=16150858

Lambertin tauriinityön  abstraktista taustateoriaa ja hahmotusta
KUVA:
http://www1.bio.ku.dk/forskning/cu/cf/taurin/
Tausta
MUUTOS solunsisäisten osmolyyttien pitoisuudessa tai solun ulkoisten osmolyyttien toonisuudessa johtaa nopeaan solukalvon läpi suuntautuvaan (transmembraaniseen) vedenvirtaukseen nisäkässoluissa, kunnes taas solun sisä- ja ulkotilan toonisuudet ovat jälleen saaneet tasapainon (ekvilibrium). (Tämä on tiedetty jo kauan, mutta minkä molekyylien varassa ja välittämänä tämä järjestelmä häiriöttä toimii mitä erilaisimmissa solujärjestelmissä, se  on myöhempää tietämystä)
Useimmat solut vastaavat osmoottiseen turpoamiseen aktivoimalla jonien ja orgaanisten osmolyyttien virtauksille ns. volyymille herkkiä vuototeitä (volume-sensitive flux pathways) ja siten solu hankkii nopeilla siirtymillä alkuperäisen soluvolyyminsa takaisin.

TAURIINI on tärkeä orgaaninen osmolyytti nisäkässoluissa.

Jos solu turpoaa osmoottisista syistä, mitä sitten tapahtuu?
Jos tapahtuu osmoottinen solun turpoama, tauriinia vapautuu volyymille herkkien tauriinin ulosvuotoaukkojen kautta (volume-sensitive taurine efflux pathway ) ja samalla vähentyy tauriinin soluunotto, joka tapahtuu aktiivisti tauriinispesifisen tauriininkuljettajaproteiinin TauT (taurine transporter TauT) avulla.

Volyyminkorjaus vaihtelee ajallisesti solutyypistä toiseen johtuen seuraavista seikoista:
(a) solun signaalikaskadit
(b) sekundäärilähettien profiili
(c) spesifisten kuljettajien aktivaatio
(d) seuraamusten sarja, jossa säätyy uudestaan solun osmolyyttien pitoisuudet ja solun volyymi

Tutkija käytti seuraavia erilaisia solumalleja biologisena systeeminä:
Ehrlich ascites tumorisolut r
NIH3T3 hiiren fibroblastit
HeLa solut.

Eikosanoidit omaavat osaa tauriinin vapautumisessa.
Näissä biologisissa systeemeissä tutkija havaitsi, että
(a) fosfolipaasin( PLA) välittämä arakidonihapon mobilisaatio fosfolipideistä
(b) sitä seuraava rasvahappojen oksidaatio lipoxygenaasisysteemillä ( lipoxygenaaseilla,joilla muodostuu tehokkaita eikosanoideja) olivat essentiellejä elementtejä siinä signaalikaskadissa, mitä solujen turpoaminen aktivoi ja mikä johti osmolyyttien vapautumiseen.

Moni tekijä on modulaattorina.
Moduloivia tekijöitä solusignaalikaskadille ja tauriinin volyymisensitiivisen vuototien aktiivisuudelle ovat
(a) sytoskeletonin elementit
(b) proteiinityrosiinikinaasit ja- fosfataasit
(c) GTP-molekyyliin sitoutuvat proteiinit
(d) kalsium—kalmoduliini
(e) reaktiiviset happilajit (ROS)
(f) nukleotidit (nt)

TauT omaa säätelynsä
TauT- molekyylin ( tauriinin solun sisään kuljettajan) aktiviteetin säätelyssä on tärkeitä osatekijöitä seuraavat:
(a) seriini/threoniini-fosforylaatio aktiivissa tauriininottosysteemissä TauT tai sen oletetussa säätelijässä, regulaatorissa.
(b) muutos kalvopotentiaalissa.
Katsauksessa esitetään kaavana se solutapahtumien ketju, mikä aktivoituu solun turpoamisesta ja johtaa voluýymisensitiivisen efflux-tien aktivoitumiseen, jolliin tauriinia vuotaa pois solusta.
Päivitys 25.5. 2011

Tässä työssään tutkija selvittää tapahtumien ketjun, mikä lähtee liikkeelle kun solu turpoaa
ja johtaa volyymisensitiivisten teitten aktivoitumiseen ( ja täten tilanteen uudelleen arvioimiseen ja korjaamiseen- tai kuten käytännössä - korjausyritykseen -  mahdollisuuksien mukaan).
21.11.2008 12:33

Originaaliteksti:
Change in the intracellular concentration of osmolytes or the extracellular tonicity results in a rapid transmembrane water flow in mammalian cells until intracellular and extracellular tonicities are equilibrated. Most cells respond to the osmotic cell swelling by activation of volume-sensitive flux pathways for ions and organic osmolytes to restore their original cell volume. Taurine is an important organic osmolyte in mammalian cells, and taurine release via a volume-sensitive taurine efflux pathway is increased and the active taurine uptake via the taurine specific taurine transporter TauT decreased following osmotic cell swelling. The cellular signaling cascades, the second messengers profile, the activation of specific transporters, and the subsequent time course for the readjustment of the cellular content of osmolytes and volume vary from cell type to cell type. Using Ehrlich ascites tumor cells, NIH3T3 mouse fibroblasts and HeLa cells as biological systems, it is revealed that phospholipase A²-mediated mobilization of arachidonic acid from phospholipids and subsequent oxidation of the fatty acid via lipoxygenase systems to potent eicosanoids are essential elements in the signaling cascade that is activated by cell swelling and leads to release of osmolytes. The cellular signaling cascade and the activity of the volume-sensitive taurine efflux pathway are modulated by elements of the cytoskeleton, protein tyrosine kinases/phosphatases, GTP-binding proteins, Ca₂₊/calmodulin, and reactive oxygen species and nucleotides. Serine/threonine phosphorylation of the active taurine uptake system TauT or a putative regulator, as well as change in the membrane potential, are important elements in the regulation of TauT activity. A model describing the cellular sequence, which is activated by cell swelling and leads to activation of the volume-sensitive efflux pathway, is presented at the end of the review.
Päivitys 7.5. 2013 

Tauriinin funktiot

Sisältö
Tauriinin synteesi kehossa
Sappisuolojen muodostuminen.
Osmoregulaatio
Kalvorakenne ja funktio
Kalsiumin homeostaasi

• Tauriinin synteesi kehossa

http://www2.imbf.ku.dk/CellSignalling/IHLambert/
Suomennosta Lambertin artikkelista:
Tauriinin synteesiteitä on useita on useita, mutta päätie on mainittu tässä nettilähteesä.
Cysteiinisulfonihappodekarboksylaasi muuttaa cysteiinisulfiinihapon hypotauriiniksi, mikä on tauriinin metioniinista ja cysteiinistä käsin tapahtuvan synteesin tahtia rajoittava reaktio.
Termejä: 
 Cysteine sulfonic acid decarboxylase, cysteiinisulfonihapon dekarboksylaasientsyymi

 cysteine sulfinic acid, cysteiinisulfiinihappo

 hypotaurine , hypotauriini

 taurine , tauriini

 methionine, metioniini aminohappo

 cysteine. cysteiini aminohappo

Tauriinilla on  useita fysiologisia tehtävi

Sappihappojen muodostus: Tauriini pystyy tehokkaasti konjugoitumaan sappihappoihin, koska se pysyy jonisoituna happamessakin miljöössä, mikä suoliston yläosassa ilmenee.  Ihmisessä on kyky tehdä vaihde tauriinikonjugaateista glysiinikonjugaatteihin, jos tauriinin saatavuus on alentunut. kissoissa ei kehity tarpeeksi tauriinia eivätkä  ne pysty käyttämään glysiiniä konjugaatioon, joten tauriini on niiden ruoassa välttämätön tekijä.

Osmoregulaatiosta on lähteen tekstissä enemmän.

Kalvorakenne ja funktio. Tauriini sitoutuu neutraaleihin fosfolipideihin ja tauriini-foisfolipidi-interaktio, mikä käsittää joniparimuodostuksia päätyryhmien kanssa, vaikuttaa kalvon ominaisuuksiin, esim arkkitehtuuriin ja kalvon fluiditeettiin. Tauriini estää fosfolipidien N-metylaatioita kuten konversiota fosfatidyletanolaminista kohti fosfatidylkoliinia.

Membrane structure and function: Taurine binds to neutral phospholipids and the taurine - phospholipid interaction, that involves formation of ion pairs between the head groups, affects the membrane property, i.e., architecture and fluidity. Taurine inhibits N-methylation of phospholipids, i.e., conversion of phosphatidyl ethanolamine to phosphatidyl choline.
 

Kalsiumhomeostaasi: Kalsiumin homeostaasissa kalsiumjoneja  sitoutuu fosfatidylinositoleihin ja fosfatidylseriiniin ja tauriini lisää kalsiumin affiniteettia, hakeutumista fosfolipideihin, mutta  samalla alentaa kalsiumin  sitoutumiskykyä , kuten kalsiumin varastoitumiskykyä. Tauriini vaikuttaa niin kalsiumin ottoon kuin vapautumiseen.

Ca2+ homeostasis: Ca²⁺ binds to phosphatidyl inositol / phosphatidyl serine, and taurine increases the binding affinity of Ca²⁺ to phospholipids but reduces the binding capacity, i.e., Ca²⁺ storage capacity. Taurine affects Ca²⁺ uptake as well as release.
 Antioksidatiivinen vaikutus. Tauriini ja vielä enemmän hypotauriini on antioksidanttinen vaikutuksesltaan.

Anti-oxidation: Taurine and to a greater extent hypotaurine have antioxidant activity.
Jonkikanavafunktio:Tauriini vaikutaa kloridikanaviin ja säätelee anionikanavien aktiivisuutta.

Ion channel function: Taurine affects Cl^- current and regulates the activity of anion channels.

 Hermonvälittäjäaineitten modulaatio.  Tauriini  tekee interaktiota  Kloridikanavaproteiiniperheisiin, joissa vaikuttaa GABA- ja Gly.

Modulation of neurotransmission: Taurine interacts with the GABA- and glycine-gated family of Cl^- channels.

21/11/2008 00:50:39
Päivitys 7.5. 2013 

Tauriinin fysiologiasta ja aineenvaihdunnasta

Tauriini (TAURINE)
Links:
http://www2.imbf.ku.dk/CellSignalling/IHLambert/index_files/image006.jpg

Tiedemies Lambertin tutkimuksista suomennosta:

SOLUN VOLYYMI (tilavuus)  on essentielli parametri soluerityksen säätelyssä, aineenvaihdunnassa, solun kasvussa ja programmoidussa solukuolemassa eli apoptoosissa. Mikä fakta tämän takana piilee? Solunsisäiset signaalikaskadit aktivoituvat normaalisti neuraalisista ja humoraalisista stimulaatioista, mutta ne voivat antaa vastetta myös soluvolyymin vaihtumiselle ja seuraamuksena aiheuttaa muutoksia kalvokuljetuksessa, aineenvaihdunnassa ja monessa geeniexpressiossa.
TAURIINI, biokemiallisesti inertti aminoetaanisulfonihappo on kvantitatiiviselta rooliltaan tärkeä pätevänä orgaanisena osmolyyttinä soluvolyymin kontrolloijana ( nisäkässoluissa). Niinpä usein solun tauriinipitoisuuden lisääntymä tai vähenemä indisoi soluvolyymin vaihtumista. Aivan viime vuosien satona ollaan opittu tietämään, että tauriinilla on fysiologisten vaikutustensa lisäksi myös merkitystä solun kohtaloon, esim tauriini vaikuttaa programmoituun solukuolemaan ( APOPTOSIS) mikä on essentielli seikka normaalikehityksessä.
TAURIININ FYSIOLOGISINA FUNKTIOINA pidetään vaikuttamista kalvorakenteeseen ja kalvotoimintaan, jonikanavafunktioon, solun kalsiumin homeostaasiin ja oksidatiiviseen tilaan.
TAURIINI on runsas aminohappo verkkokalvossa (retina), sydämessä ja lihaksessa. Solunsisäiset tauriinipitoisuudet vaihtelevat 10 mM (hiiren) fibroblastissa- 20-50 mM leukosyyteissä ja 40-50 mM Ehrlichin ascites tuumorisoluissa.
SOLUNSISÄINEN TAURIINIPITOISUUS ilmentää  tasapainoa  tauriinin aktiivin  soluunoton, tauriinin synteesin ja solusta vapautumisen kesken.
TAURIININ SOLUUNOTTO tapahtuu natriumista (Na+), kloridista (Cl-) ja pH:sta sekä korkean affiniteetin tauriininkuljettajasta TauT riippuen.
TAURIININ SYNTEESI tapahtuu cysteiinistä (C, cys) ja metioniiniaminohapoista (M, met)  käsin.
TAURIININ VAPAUTUMINEN SOLUSTA tapahtuu kuljetusprosessilla, mikä muistuttaa TauT funktiolle käänteistä tapahtumaa tai volyymiherkkää tauriinin vuotoa.
KEHON totaalin TAURIININ ALLASTA kontrolloi TauT, joka sijaitsee munuaisen proksimaalisen tubuluksen epiteelinharjassa ja distaalisen nefronin basolateraalisessa kalvossa.
TAURIINIA on animaalisissa soluissa luonnostaan, mutta kasveissa sitä ei ole.
LUONNOLLISIA RAVINTOLÄHTEITÄ ovat liha ja kala, mutta vegetariaanien tauriini on vain sitä, mitä heidän oma kehonsa tuottaa.

Suomennosta 21.11.2008 0:18
Päivitys 7.5. 2013 

Tauriinista Wikipediasssa

http://fi.wikipedia.org/wiki/Tauriini
Suomesta on tullut hyvä artikkeli.
Tässä huomaa tauriinin merkityksen silmän kehitykselle.

Entä jos tauriini puuttuu sydämestä?

Japanilaiset olivat kehittäneet poistogeenisen (KO) hiiren, jolta puuttui tauriinia kuljettava proteiini TauT (taurine transporter).Tämä rikkipitoinen beeta-aminohappo tauriini on runsain vapaasti esiintyvä aminohappo sydänlihaksessa ja muussa lihaksessa. Vaikka sen varsinaista fysiologista funktiota ei ole aiemmin osoitettu, on arveltu sen toimivat tärkeänä raudan liikkumisissa, kalsiumin käsittelyssä, osmoregulaatiossa ja sytoprotektiossa. Kun tutkijat alkoivat selvitellä tätä asiaa, he kehittelivät tauriininkuljettajavajeisen hiirimallin (TauTKO), jossa ilmeni myokardiaalisen ja muun lihastauriinin vaje verrattuna tavallisiin kontrollina käytettyihin hiiriin.

Mitä tapahtui TauTKO hiirien sydämissä ( tauriinivajeisessa sydämessä)? Sydänkammiot alkoivat muovautua uudestaan siten, että kammion seinamäpaksuus oheni ja sydän atrofioitui (surkastui) ja kardiomyosyytit tulivat pienemmiksi. Näihin sydämen rakenteellisiin muutoksiin liittyneenä sydämen minuuttivolyymi(CO) väheni ja sydämen toiminnan pettämistä ilmaisevat merkitsijägeenit säätyivät ylös (ANP, BNP ja beeta-MHC). Sen lisäksi ultrastruktuurissa oli vaurion merkkejä myofilamenteissa ja mitokondrioissa. Lisäksi TauTKO hiiren luustolihaksissa solutilavuudet alenivat, rakenteeseen tuli puutoksia ja rasituksenkestokapasiteetti väheni
.Ne merkitsijät, joita osmoottisessa stressissä säätyy ylös, kohosivat sekä sydämessä että luustolihaksissa (Hsp70, ATA2, S100A4). Tauriinin tyhjentyminen kudoksista aiheutti kardiomyosyyttien atrofiaa, mitokondriaalista ja lihassäievauriota ja sydämen vajaatoimintaa, joita vaikutuksia todennäköisesti tulee suhteuttaa tauriinin vaikutuksiin.

Tutkijoitten hankkimasta tiedosta päätellen tauriinin monet vaikutukset, kuten osmoregulaatio, mitokondriaalisten proteiinien expression säätely ja apoptoosin inhibitio yhdessä takaavat sydän- ja luustolihaksen rakenteen ja toiminnan kunnollisen ylläpidon

LÄHDE: Ito T, Kimura Y, Uozumi Y, Taurine depletion caused by knocking out the taurine transporter gene leads to cardiomyopathy with cardiac atrophy. J Mol Cell Cardiol. 2008 May;44(5):927-37. Epub 2008 Mar 18.
Päivitys 7.5. 2013 

Tauriini on aminosulfonihappo

Tauriini on pieni funktionaalinen aminosulfonihappo. Siitä on ollut mainintaa biokemian kirjoissa jo 1960 luvulla ellei aiemmin.Harper mainitsi, että sitä on varsinkin sydämessä, joten onhan se sitten tärkeä.

Lisäksi on havaittu että se on tärkeä silmässä.

Tauriinilla ja fytiinillä on interaktio