Silmän mykiön oksidatiivisesta stressistä ja tulehduslääkkeitten vaikutuksesta väitöskirja 2006 (A. Petersen)

Väitöskirja Petersen Anna. Oxidative stress and proteolysis in the lens- effects of anti-inflammatory drugs. ISBN 91-628-6746-6 Väitöstilaisuus 10.3.2006 Sahlgrenska Akademi Göteborgs universitet.

Silmän linssin oksidatiivinen stressi ja proteolyysi- Anti-inflammatoristen lääkkeitten vaikutus.

Abstraktin suomennosta

TAUSTA: Oksidatiivisella stressillä tiedetään olevan merkitystä iän mukana kehittyvän kaihin synnyssä.

TARKOITUS:Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena on ollut selvittää proteolyysin redox-säätelyä ja anti-inflammatoristen lääkeaineitten oksidatiivisia ja antioksidatiivisia vaikutuksia ihmisen silmän linssin epiteelisoluissa (HLEC) ja hiiren intaktisssa linssissä.

MENETELMÄ: Tutkimuksisssa on nesteessä ollut fysiologiset olosuhteet, sokerin pitoisuus on vastannut 5,2 mmol. Sokeri ei ole ollut muuttujana. Ihmisen linssin epiteelisolut ja intaktit hiiren linssit altistettiin NSAID-lääkkeille kuten indometasiinille, diklofenakille, celekoksibille ja asetyylisalisyylihapolle, samoin glukokortikoidille dexametasoni. HLEC-soluihin kohdistettiin oksidatiivinen stressi (H2O2). Apoptoosia tutkittiin solutumista Hoechstin värjäysmenetelmällä ja kaspaasi-3 aktiviteettia mittaamalla. Soluihin järjestettiin superoksidianioinin (O2-) vaihtelevaa tuottumista (dihydroetiniumilla), peroksidien vaihtelevaa tuottumista (diklorofluoresiinidiasetaatilla) ja glutationin (GSH) vaihteluja ( monoklorobimanilla). Mitokondrioitten depolarisaatiota mitattiin jännitteelle herkällä värillä JC-1. Morfologiaa tutkittiin transmissio-elektronimikroskopialla (TEM). Kalpaiinin, proteosomin ja happamien lysosomaalisten proteaasien proteolyyttinen aktiviteetti mitattiin käyttämällä fluorogeenisia substraatteja.

TULOKSET: Matalapitoinen NSAID ja ASA suojasivat vetyperoksidin (H2O2) indusoimalta apoptoosilta HLEC-soluja, kun taas korkeat pitoisuudet olivat toksisia. Matalapitoisina NSAID ja ASA vähensivät superoksidianionin (O2-) ja peroksidin tuottumista sekä GSH:n vähenemistä oksidatiivisen stressin alaisissa HLEC-soluissa. Mutta ei voitu havaita mitään NSAID:n ja ASA:n antamaa suojaa vetyperoksidin (H2O2) indusoimaa mitokondriamembraanin depolarisaatiota vastaan. Deksametasoni lisäsi huomattavasti apoptoosia, mutta sillä ei ollut mitään vaikutusta superoksidin (O2-) tuottoon, GSH:n pitoisuuteen tai mitokondrian membraanipotentiaaliin. Vain korkein deksametasonipitoisuus (100 mikromoolia) osoitti kohonnutta peroksidin tuottoa. TEM-menetelmällä havaittiin deksametasonille altistettujen HLEC-solujen järjestyminen moniin kerroksiin, vakuolien muodostuminen ja elektronitiheitten multivesikulaaristen kappaleitten ilmestyminen näihin linssiepiteelisoluihin. 
 

Kehitettiin uusi metodi mitata hiiren intaktin linssin proteolyysi. Proteolyyttistä aktiviteettia stimuloitiin solun sisäistä kalsiumpitoisuutta kohottamalla. ( ionomysiinin lisäyksellä). Proteosomin inhibiittori lactacystiini vähensi huomattavasti proteolyysiä. Sen sijaan kalpaiinin inhibiittorit ja lysosomaalisten entsyymien inhibiittorit eivät vähentäneet proteolyysiä. Kaikki proteosomin kolme pääpeptidaasia HLEC-lysaatissa vaikuttuivat, kun niitä inkuboitiin joko redusoidulla (GSH) tai oksidoidulla (GSSG) glutationilla; Kymotrypsiinin kaltaiset ja peptidyyliglutamyyli-peptidaasin kaltaiset aktiviteetit antoivat samankaltaisen vasteen kun lisättiin GSH:ta. Mutta trypsiininkaltainen aktiviteetti inhiboitui, kun GSH lisättiin. Mutta kun lisättiin GSSG, kaikkien kolmen peptidaasin aktiviteetti inhiboitui. Mutta jos samanaikaisesti inkuboitiin redusoivan aineen ditiotreitolin kera, kumoutui GSSG:n estovaikutus.

Vetyperoksidin (H2O2) aiheuttama oksidatiivinen stressi vähensi huomattavasti HLEC-soluviljelmissä proteosomin pääasiallista peptidaasiaktiviteettia. Kun intakteja hiiren linssisoluja inkuboitiin vetyperoksidin vaikutuksen alaisina, havaittiin proteosomissa taipumus kymotrypsiiniaktiviteetin vähenemiseen ja alentuneisiin GSH-pitoisuuksiin.

JOHTOPÄÄTÖKSENÄ on, että NSAID ja ASA (VAIN matalin pitoisuuksin) suojaavat apoptoosilta oksidatiivisen stressin alaisia ihmisen linssin epiteelisoluja antioksidatiivisin aktioin. Steroideille altistuneet ihmisen linssin epiteelisolut osoittivat soluviljelmissä solujen kertymistä kerroksiin ja apoptoosin lisääntymistä, mikä viittaa häiriintyneeseen differentiaatioon, häiriintyneeseen proliferaatioon ja häiriintyneeseen migraatioon, mitkä ovat mahdollinen mekanismi steroidien aiheuttaman kataraktan kehittymisessä. Solun sisäinen redoxstatus säätelee tiukasti linssin epiteelisolujen proteolyysin.

(Tekstiosasta:

Solujen GSH/GSSG-suhde on tärkeä proteosomin säädössä. 20S proteosomi on osana ubikitiini-proteosomitietä (UPP), jota pidetään tärkeänä oksidoituneitten tai muuten vaurioituneitten, iän mukana kehkeytyvien proteiinien poistamisessa. Oksidoituminen on tavallinen ikääntymisilmiö, samoin vetyperoksidin lisääntyvä osuus kaihiintuvassa silmässä- jolle C- ja E-vitamiini taas ovat vastavaikuttavia ja suojaavia antioksidantteja). Silmän linssillä on useita suojajärjestelmiä oksidatiivista stressiä vastaan , eräs tärkeimmistä on glutationisysteemi, GSH. Korkea GSH-pitoisuus voi ylläpitää linssiproteiineissa reduktiotilaa ja samalla essentiellisti suojata sisä- ja ulkosyntyisiä vapaita happiradikaaleja vastaan). 

 Suomennos 10.3. 2006 lb

Plasman kokonaiscysteiinipitoisuudet (Väitöskirja)

http://circ.ahajournals.org/content/103/21/2544.full

• Clinical Investigation and Reports

Plasma Total Cysteine as a Risk Factor for Vascular Disease

The European Concerted Action Project Lina El-Khairy et al.

Abstract

Background—Elevated plasma total homocysteine (tHcy) is a risk factor for cardiovascular disease. Although cysteine is structurally similar and metabolically linked to tHcy, its relation to the risk of cardiovascular disease has received little attention. We studied the relation between plasma total cysteine (tCys) levels and the risk of vascular disease in the coronary, cerebral, and peripheral vessels.

Methods and Results—This case-control study included 750 patients with vascular disease and 800 age- and sex-matched control subjects recruited from 19 centers in 9 European countries. Conventional risk factors for cardiovascular disease were recorded. In addition, plasma levels of tCys, tHcy, folate, B₆, B₁₂, and creatinine were measured. Overall, a U-shaped relationship was observed between tCys and risk of vascular disease. With the middle range of 250 to 275 μmol/L tCys used as the reference category, the adjusted risk of vascular disease at low (≤225 μmol/L) tCys levels was 2.1 (95% CI 1.2 to 3.6), and the risk at high (>300 μmol/L) tCys levels was 1.6 (95% CI 1.1 to 2.3). Different shapes of the dose-response relationship were seen for the 3 vascular disease categories. The relation with peripheral vascular and cerebrovascular disease was U-shaped, whereas a weak positive relation was observed with coronary heart disease.

Conclusions—Our data show a significant U-shaped relationship between tCys and cardiovascular disease after adjustment for tHcy, creatinine, and other cardiovascular disease risk factors.

Key Words:

• cardiovascular diseases
• amino acids
• risk factors

Väitöskirja ( M Penkowa) metallotioniineista 2006

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1742-4658.2006.05207.x/full

Olen tehnyt tästä väitöskirjasta suomennostakin itselleni.   Asetin suomennoksen Veri ja hyytyminen- blogiin, koska siinä mainittiin metallotioniineille mahdollinen osuus angiogeneesissä ja angiostaattisuudessa.

Miksi tupakanpoltto on silmän verkkokalvon paha haitta?

 Yksi osasyy:
Sinkki (Zn)  ja Kadmium (Cd)   käyttävät samoja aineenvaihdunnallisia  reittejä kehossa. Sinkki on essentielli mineraali ja sillä on tavattoman paljon tekemistä  ihmiskehon  parin tuhannen proteiinin ja lukuisten  säätelyteitten kanssa, mutta cadmium on raskasmetallimyrkky, jota  tulee mm tupakasta.
Metallitioneiini (MT) on yksi sinkkiproteiini, joka koettaa  avustaa ja suojata  kehoproteiinijärjestelmää, mutta kadmium voi napata sen ja hankaluus on siinä, että  sen avulla cadmium  jää kertymään kehoon ja haittamaan  vaikeutunutta  antioksidatiivista puolustusta -  ja samalla sinkkivarat vähenevät ja sinkin  tiukka homeostaasi  alkaa ontua yhä pahemmin.Sinkistä itsestäååän extrasellulaaritilassa tulee myös myrkyllinen, jos sitä ei saa säätymään aitioihinsa.

  Ainoastaan täysin  tupakansavuton miljöö on suositeltava silmän verkkokalvon kannalta.
Yksi esimerkki metallotioniinin (MT) ongelmista  cadmiumin (Cd) suhteen.


 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/488031

 LÄHDE:

Environ Health Perspect. 1979 Feb;28:131-6.Metallothionein synthesis and degradation: relationship to cadmium metabolism.

Cousins RJ.

Tiivistelmä, Abstract

•  Metallotioniini on integraalinen komponentti siinä mekanismissa, mikä säätelee kadmiumin ja sinkin aineenvaihduntaa ihmiskehosssa. Metallotioniiniproteiinin synteesi voi kokeellisesti  indusoitua, aiheutua siitä, jos jompaa kumpaa metallia (Zn, Cd)  injisoidaan kehoon.
•  Maksan polysomeissa lisääntyy metallotioneiinin mRNA ( lähetti-mRNA) vähän aikaa sen jälkeen kun infusoitua metallia, sinkkiä tai cadmiumia, on  saapunut maksasoluun ( hepatosyyttiin) 
•  Kun riittävä määrä täta poly(A+)  lähetti mRNA:ta on syntetisoitunut  alkaa seurata metallotioneiinin (Mt)biosynteesi ja metalliin  sitoutuminen. 
•  Metallotioniinin hajominen- päinvastoin kuin synteesi- on huomatavasti riippuvainen  sitoutuneen metalliatomin lajista.
• in vivo ja in vitro- tekniikoilla on pystyttä  osoittamaan metallotioniinin vastustuskykyisyys hajotusprosessia vastaan.  Se hajoaa seuraavassa järjestyksessä: tioneiini (Mt) on  heikommin vastustuskykyinen kuin  sinkkimetallitioneiini (zN(7)-mT)  ja tämä taas on heikommin vastustuskykyinen kuin kadmium-metallitioneiini.
• Lisäksi havaittiin, että  siten kun kadmium-metallotioneiinin polypeptidi oli hajoamassa,, niin vapautuneet cadmiumit  inkorpoituivat nopeasti uusiin vastasyntyneisiin tioneiiniketjuihin. Tästä voi käsittää, miksi  maksan ja munuaisen  kadmiumpitoisuus kohoaa iän mukana ja ympäristöaltistuksesta.
• Koska sekä sinkki että cadmium siotutuvat metallothioneiiniin, on ilmeistä, että  sitoutumiskohta  antaa  tässä indusoituvassa proteiinilajissa paikkaa sinkin ( ravintotekijän) ja cadmiumin(  miljöösaasteen)  väliselle interaktiolle.

Metallothionein is an integral component of the mechanism that regulates the metabolism of cadmium and zinc. The synthesis of this protein can be "induced" by oral or parenteral administration of either metal. The metallothionein mRNA content of liver polysomes is increased shortly after an influx of small amounts of either metal into hepatocytes. After sufficient amounts of this poly (A+) RNA have been synthesized, there is a concomitant increase in metallothionein biosynthesis and metal binding. Unlike synthesis, the degradation of metallothionein is markedly influenced by the species of metal bound. 

By using in vivo and in vitro techniques, it has been possible to demonstrate that resistance of metallothionein to degradation follows the order: thionein less than zinc metallothionein less than cadmium metallothionein. Moreover, while the polypeptide chains of cadmium metallothionein are degraded, it appears that liberated cadmium ions are quickly incorporated into nascent chains of thionein. The latter explains why the cadmium content of liver and kidney increases with age and environmental exposure. Since both zinc and cadmium bind to metallothionein, it appears that the binding sites provided by this inducible species provide a locus for interaction between zinc, a nutrient, and cadmium, an environmental contaminant.

PMID:488031 [PubMed - indexed for MEDLINE]

PMCID: PMC1637496

Free PMC Article

Kommentti
Tästä näkee että sinkki joutuu helposti alakynteen.  cadmium kuuluu niihin  saasteisiin, jotka  nykyajan ihminen on itse itselleen ottanut taakakseen.  On aika vaikea  auttaa tässä kehosinkkiä, sillä sinkin liian suuret määrät ovat myrkyllisiä. Pieni hitunen  sinkkiä taas on hyödyksi.
 http://www.fineli.fi/topfoods.php?compid=2282&fuclass=all&specdiet=none&items=50&from=top&portion=100g&lang=fi
 Keho ei pysty ottamaan niitä vastaan ja jos samalla  ei vähennetä cadmium rasitusta,  tulevat molemmat myrkyllisiksi. Hyvä että on  tehty suuri työ täällä Pohjoismaissa  tupakansavun  vähentämiseksi miljööstä  Se voi näkyä esim  iho- ja silmäterveyden parantumisena  jonkin ajan kuluttua.  Mutta on muitakin cadmiumlähteitä kuin tupakka. esim.  sellainen  animaalinen  ravinto, mikä on elimestä joka kerryttää kadmiumia.
 Sellaista  ruokaa pitaisi  harvemmin käyttää ja siinä yhteydessä, kun käyttää,  lie hyvä ajatella myös sinkkipitoista  ravintoa.
 http://www.naturvardsverket.se/Sa-mar-miljon/Manniska/Miljogifter/Metaller/Kadmium/

Abeetan vähentämiseen verkkokalvosta etsitään muitakiin teitä kuin "metallotioniinitie".

Syklodekstriinimolekyylistä  Wikipediatieto:  http://en.wikipedia.org/wiki/Cyclodextrin

Tässä ollaan siirtymässä uudelle indikaatioalueelle: Mitenkähän tiedemiesten päähän juolahti kokeilla tätä molekyyliä retinasakan  terapiaan?)

LÄHDE:  Exp Eye Res. 2015 Apr 25;135:59-66. doi: 10.1016/j.exer.2015.03.023. [Epub ahead of print]  Topical cyclodextrin reduces amyloid beta and inflammation improving retinal function in ageing mice.

Hoh Kam J¹, Lynch A¹, Begum R¹, Cunea A¹, Jeffery G².

Tiivistelmä, Abstract

•  Verkkokalvon ikääntyminen johtaa krooniseen tulehdukseen, solunulkoiseen sakkaan, johon sisltyy myös  amyloidi beetaa, Abeeta-sakkaa ja näön huononemista.

Ihmisessä tämä ikääntyminen saattaa johtaa AMD- tautiin, iästä riippuvaan makuladegeneraatioon, joka ei ole parannettavissa.   Terapioissa on kohdistuttu systeemiseen immunoterapiaan ilman että  Abeeta  vähenee.    Tässä  tutkijat osoittavat eläinkokeitten avulla miten  2-OH-propyyli- beta- syklodextriini-silmätipoilla  sokerimolekyylisillä silmätipoilla,  kolmessa kuukaudessa saatiin aikaan  Abeetan määrässä 65% vähenemä ja tulehduksessa  75% vähenemä   ihmisen AMD- tautia vastaavassa koe-eläinmallissa . Lisäksi  annetut silmätipat  saivat aikaan  retinan pigmenttiepiteelin  spesifisen proteiinin  65 (RPE65) kohonneita pitoisuuksia - tämä molekyyli on  avainmolekyyli näkemisen syklissä ikääntyvässä verkkokalvossa. Näistä muutoksista  seurasi  merkitsevä paraneminen  verkkokalvofunktioissa fysiologisesti mitattuna.
2-OH-propyl-beta-syklodecxtriini  on tehokas vähentämään  Abeetan määriä  ja tulehdusta ( komplementtitekijä H) poistogeenisessä hiiressä, jolla ilmeni pitkälle kehittyneet  ikämuutokset ja  joka on katsottu soveltuvaksi AMD -malliksi.
 Beta-syklodextriini on  ekonomisesti edullinen, turvallinen ja saattaa olla  tehokas keino vähentämässä  verkkokalvon ikääntymisen aiheuttamaa haittaa. .

Retinal ageing results in chronic inflammation, extracellular deposition, including that of amyloid beta (Aβ) and declining visual function. In humans this can progress into age-related macular degeneration (AMD), which is without cure. Therapeutic approaches have focused on systemic immunotherapies without clinical resolution. Here, we show using aged mice that 
2-Hydroxypropyl-β-cyclodextrin, a sugar molecule given as eye drops over 3 months results in significant reductions in Aβ by 65% and inflammation by 75% in the aged mouse retina. It also elevates retinal pigment epithelium specific protein 65 (RPE65), a key molecule in the visual cycle, in aged retina. These changes are accompanied by a significant improvement in retinal function measured physiologically. 2-Hydroxypropyl-β-cyclodextrin is as effective in reducing Aβ and inflammation in the complement factor H knockout (Cfh^-/-) mouse that shows advanced ageing and has been proposed as an AMD model. β-cyclodextrin is economic, safe and may provide an efficient route to reducing the impact of retinal ageing.

Copyright © 2015. Published by Elsevier Ltd.

KEYWORDS:

Cyclodextrin; Lipid; RPE65; Retinal ageing; Retinal amyloid beta; Retinal inflammation

Voiko aivojen metallotioneiini Zn (7)MT3 suojata neuroneita Abeta- kuparijoni -aggrekaateilta?

Ihmisen aivoille tyypillinen metalloproteiini MT-3 suojaa neuronaaliseslta sytotoksisuudelta, jota aiheuttaa  Abeeta(1-47)-kuparijonin kanssa

LÄHDE: J Biol Inorg Chem. 2013 Jan;18(1):39-47. doi: 10.1007/s00775-012-0947-3. Epub 2012 Oct 21. The molecular mechanism for human metallothionein-3 to protect against the neuronal cytotoxicity of Aβ(1-42) with Cu ions. Luo Y¹, Xu Y, Bao Q, Ding Z, Zhu C, Huang ZX, Tan X.

TIIVISTELMÄ Abstract

•  Abeeta-aggrekaatio ja sytotoksisuus redoxaktiivisten metallien kanssa osallistuu  Alzheimerin taudin progredioitumiseen neuroneissa. Ihmisen metallotioneiini  (MT)3 ilmenee vahvasti normaalissa ihmisaivossa, mutta Alzheimerin taudissa se on alassäätynyt.  Zn(7)MT3 voi suojata abeetan hermotoksisuutta vastaan estämällä abeetan kuparivälitteisen aggrekoitumisen , poistamalla reaktiivisten happilajien tuotannon ja sitä johtuvan solumyrkyllisyyden. Tässä tutkimuksessa tutkijat pyrkivät ratkaisemaan  alfa/beeta yksidomaanisen Zn(7) MT3 roolin   ja sen  alfa-beeta- domaanien välisen interaktion määrittääkseen millä suojamekanismilla  se voi vastavaikuttaa Abeeta(1-42) ja kuparijonien  aiheuttamaan neuronaaliseen toksisuuteen.

Aggregation and cytotoxicity of Aβ with redox-active metals in neuronal cells have been implicated in the progression of Alzheimer disease. Human metallothionein (MT) 3 is highly expressed in the normal human brain and is downregulated in Alzheimer disease. Zn(7)MT3 can protect against the neuronal toxicity of Aβ by preventing copper-mediated Aβ aggregation, abolishing the production of reactive oxygen species (ROS) and the related cellular toxicity. In this study, we intended to decipher the roles of single-domain proteins (α/β) and the α-β domain-domain interaction of Zn(7)MT3 to determine the molecular mechanism for protection against the neuronal cytotoxicity of Aβ(1-42) with copper ions.

• Tutkijat valmistivat alfa -ja beta- yksidomaanisia proteiineja, heterozygootin beta(MT3)-alfa(MT1) ja   linkityn  lyhennetyn  delta 31- 34 mutantin ja luonnehtivat ne.  Sitten he katsoivat  Ab-(1-42)-Cu(2+) välitteisiä aggrekoitumisia ilman  Zn(7)MT3 proteiineja ja niitten kanssa, tarkkasivat  reaktiivisten happilajien tuotannon ja mittasivat solutoksisuuden---
• Zn(7)MT3 beta-domaani ei pysty  poistamaan Abeta(1-42)-Cu(2+)- aggrekoitumista eikä beta tai alfa-domaani yksinään pystynyt  estämään reaktiivisten happilajien tuotantoa, jota  seurasi AbetaCu(2+) redoxsyklistä.
•  Mutta kuten luonnollinen  Zn(7)MT3 samoin myös heterotsygootti β(MT3)-α(MT1) osoittivat voivansa lieventää Abeta (1-42) aggrekoitumista ja neuronien oksidatiivista stressiä. Sentakia  kaksi domaania linkittynä  lys-lys-ser-avulla  muodostaa ko-operatiivisen yksikön, jossa kumpikin osa on  välttämätön metallotioneinin   bioaktiivisuudelle.  Alfa-domaanilla on tärkeä osuus metallitiolaattirykelmän  stabiliteetin moduloimisessa ja alfa-beta domaanien keskinen interaktio linkin kautta on kriittinen aivosuojavaikutuksessa.

With this in mind, the α and β single-domain proteins, heterozygous β(MT3)-α(MT1), and a linker-truncated mutant ∆31-34 were prepared and characterized. In the presence/absence of various Zn(7)MT3 proteins, the Aβ(1-42)-Cu(2+)-mediated aggregation, the production of ROS, and the cellular toxicity were investigated by transmission electron microscopy, ROS assay by means of a fluorescent probe, and SH-SY5Y cell viability, respectively.

 The β domain cannot abolish Aβ(1-42)-Cu(2+)-induced aggregation, and neither the β domain nor the α domain can quench the production of ROS because of the redox cycling of Aβ-Cu(2+). Similarly to wild-type Zn(7)MT3, the heterozygous β(MT3)-α(MT1) possesses the characteristic of alleviating Aβ(1-42) aggregation and oxidative stress to neuronal cells. Therefore, the two domains through the linker Lys-Lys-Ser form a cooperative unit, and each of them is indispensable in conducting its bioactivity. The α domain plays an important role in modulating the stability of the metal-thiolate cluster, and the α-β domain-domain interaction through the linker is critical for its protective role in the brain.

PMID:

23086305

[PubMed - indexed for MEDLINE]                    Suom. 6.5. 2015

Metallotioneiini MT 1E ja maligni melanoma

http://journals.lww.com/melanomaresearch/Abstract/2010/10000/Metallothionein_1E_is_methylated_in_malignant.4.aspx

Metallothioneiinin MT 1E havaitaan metyloituneena malignissa melanomassa.

Detoksikaatio, metyltioneiini

http://www.holistic-back-relief.com/mercury-toxicity.html  Tässä kartassa metyltioneiini luetellaan detoksikoivien  rikkiä sisältävien molekyyliuen joukkoon.

Rikkiaineenvaihdunnan kartta täydellistymistään täydellistyy

http://nutritionreviews.oxfordjournals.org/content/71/7/413
 Kuten kartasta huomaa, täydellisen kartan kärhenä on tauriinin  normaali muodostus.Tauriini on tavallaan merkitsijä rikkiaineenvaihdunnasta.

Metallotioneiinien (MT) positiiviset ja negatiiviset säätelijät selvittelyssä

Mol Med Rep. 2015 Jul;12(1):795-9. doi: 10.3892/mmr.2015.3459. Epub 2015 Mar 9.

Positive and negative regulators of the metallothionein gene (Review).

Takahashi S¹.

Tiivistelmä, Abstract

•  Metallotioneiinit (MT) ovat metallia sitovia proteiineja, jotka osallistuvat erilaisiin prosesseihin kuten mm metallien homeostaasiin ja detoksikaatioon, oksidatiivisen stressin vasteeseen ja solun proliferoitumiseen. Lukuisissa taudeissa näiden geenien poikkeavalla ilmenemisellä ja hiljentämisellä on tärkeä merkitys. On tunnistettu useita  MT- geenien positiivisia säätelijöitä kuten  MTF-1 ( metalliin vastavaan elementtiin sitoutuva transkriptiotekijä 1)ja USF-1  (ylävirtaan  stimuloiva tekijä 1) ja geenien induktiomekanismi n kuvattu myös hyvin. 
• Kuitenkin vielä on jäljellä MT--GEENIEN NEGATIIVISEN KONTROLLIN SÄÄTELIJÖITTEN SELVITTELY.Tämän artikkelin tekijöitten työryhmä on aiemmin selvitellyt, miten PU.1 hematopoieettinen tärkeä transkriptiotekijä pystyy suoraan vaimentamaan MT- geenien ilmenemistä  epigeneettisillä aktiivisuuksillaan ja miten MT- geenien ylössäätyminen johtaa myeloisen erilaistumisen vahvaan estymiseen.
•  Otsikon katsaus kohdentuu PU.1 transkriptiotekijään ja useaan muuhunkin MT- geenin negatiiviseen säätelijään, (kuten PZ120, DNA- metyylitransferaasi 3a, Mbd3 ja Brg1 kompleksit, CCAAT- kiihdyttäjää sitova proteiiniin alfa ja Ku-proteiini)  ja kuvaa MT-geenien vaimentamista näitten transkriptiotekijöitten avulla.
• 
  

Metallothioneins (MTs) are metal‑binding proteins involved in diverse processes, including metal homeostasis and detoxification, the oxidative stress response and cell proliferation. Aberrant expression and silencing of these genes are important in a number of diseases. Several positive regulators of MT genes, including metal‑responsive element‑binding transcription factor (MTF)‑1 and upstream stimulatory factor (USF)‑1, have been identified and mechanisms of induction have been well described.

 However, the negative regulators of MT genes remain to be elucidated.
Previous studies from the group of the present review have revealed that the hematopoietic master transcription factor, PU.1, directly represses the expression levels of MT genes through its epigenetic activities, and upregulation of MT results in the potent inhibition of myeloid differentiation.

The present review focuses on PU.1 and several other negative regulators of this gene, including PZ120, DNA methyltransferase 3a with Mbd3 and Brg1 complex, CCAAT enhancer binding protein α and Ku protein, and describes the suppression of the MT genes through these transcription factors.

PMID:

25760317

[PubMed - in process]

• 
  

Metallotioneiinin haittapuolia Liikamäärä MT3 expressiota pahentaa eräitä syöpiä

LÄHDE: PLoS One. 2015 May 1;10(5):e0124865. doi: 10.1371/journal.pone.0124865. eCollection 2015.
Metallotioneiinin kaikki neljä isoformiluokkaa pitää seuloa  jäsen jäseneltä erikseen. 

Metallothionein-3 Increases Triple-Negative Breast Cancer Cell Invasiveness via Induction of Metalloproteinase Expression.

Kmiecik AM¹, Pula B², Suchanski J³, Olbromski M², Gomulkiewicz A², Owczarek T¹, Kruczak A⁴, Ambicka A⁴, Rys J⁴, Ugorski M⁵, Podhorska-Okolow M², Dziegiel P⁶.

TIIVISTELMÄ, Abstract

Liikamäärä  MT3 geeni-expressiota pahentaa rintasyöpää ja eturauhassyöpää lisäten  invasiivisuutta ja tuumorin kasvua.   Tulokset ovat vastakkaiset aiempiin. Nyt on saatu selville, että MT-3  säätelee syövän invasiivisuutta moduloimalla MMP-3 matrixmetalloproteinasin ilmenemistä,( mikä on aika paha asia, koska  normaali MMP3- vastaa  laajasta -  näkymättömästä- fysiologisesta  normaaliudesta  angiostaattisuudessa ja sen  toiminnan poisjäänti  johtaa suoraan  invasiivisuuden juuriin).

It has been recently found that metallothionein-3 (MT3) enhances the invasiveness and tumorigenesis of prostate cancer cells. This finding is in contrast to those of earlier studies, which indicated that overexpression of MT3 in breast cancer and prostate cancer cell lines inhibits their growth in vitro. Therefore, to clarify the role of MT3 in breast cancer progression, we analyzed the effect of MT3-overexpression on proliferation, invasiveness, migration, and tumorigenesis of breast cancer MDA-MB-231/BO2 cells. It was found that MDA-MB-231/BO2 cells overexpressing MT3 were characterized by increased invasiveness in vitro, compared to the control cells. Interestingly, this increased invasiveness correlated with a highly increased concentration of MMP3 in the culture supernatants (---
modulating the expression of MMP3.

These experimental results, obtained using triple-negative MDA-MB-231/BO2 cells, were further supported by clinical data. It was found that, in triple-negative breast cancer (TNBC), nuclear MT3 immunoreactivity in cancer cells tended to be associated with patients' shorter disease-specific survival, suggesting that nuclear MT3 expression may be a potential marker of poor prognosis of triple-negative TNBC cases.PMID:25933064[PubMed - in process]

Free full text

Metallotioniini silmän antioksidanttipuolustuksessa

LÄHDE:David V. Pow et al. Chapter 8. Trnsporters and oxidation. p.136.  Stress in AMD. In: Philip Penfold, Jan M. Provis. (Editors). MACULAR DEGENERATION. Springer Verlag  ( 2005)
ISBN 3-540-20058-4.

Metallothionein.  Sinkkiä sitova molekyyli.

Metallotioneiinit ovat matalamolekyylipanoisia sinkkiä (Zn++) sitovia proteiineja, joissa ei ole disulfidisiltoja (-s-s-) . Niitä on neljänä isoformina. Ne koodautuvat kromosomista 16.
Metallotioniinit  voivat sitoa seitsemänkin sinkkiä kahteenkymmeneen cysteiini-aminohappoonsa muodostaen eräänlaisia sinkkitiolaatti-rykelmiä ( Maret 2003).  On havaittu aivoissa ja verkkokalvossa tällaisia hyvin sinkkipitoisia kohtia, joissa on myös korkea pitoisuus metallotioniineja. 

Arvellaan, että metallotioneiinit puskuroivat sinkkiä tai saostavat sinkkiä presynaptisiin terminaaleihin tai sitten ne puskuroivat liika sinkkiä synaptisissa liitoksissa.
Metallotioniinien sitomiskyky on hyvin herkkä vallitsevan miljöön redoxtilalle: Kun oxidantit aiheuttavat  sinkkien (Zn++) vapautumisia metallotioniineista , niin reduktantit kiihdyttävät niiden kysteiinien  kykyä  sitoa sinkkejä.
Tästä syytä metallotioniini pystyy toimimaan  solun redox-tilanteissa   linkkimolekyylinä, kunhan sinkkiä on saatavilla.

Maret  havaitsi tutkimuksissaan 2003, että  eukaryoottisissa soluissa  sinkkialtaat ovat hyvin tiukasti aitioituneina, joten on vain nanomolaarisia pitoisuuksia sinkkiä  kulloinkin biologisesti saatavilla olevana ja suurin osa siitä on saostuneena  ,  sitoutuneena proteiinien sulfhydryyliryhmiin (-SH), erityisesti metallotioniineihin  ja muittenkin proteiinien sulfhydryyliryhmiin kuten glutationiinin ( GSH).

Sinkin asettuminen silmässä on heterogeenistä. Sitä on runsaasti fotoreseptorien sisäsegmentissä ja retinan pigmenttiepiteelissä ja vain hyvin vähän silmän verkkokalvon gangliosoluissa.  Suuret pitoisuudet sinkistä on varastoituneena synaptisiin rakkuloihin. On oletettu usein, että  sinkki liittyisi vain  glutamaattiergisiin  ( excitatorisiin) hermosoluihin- ja sen takia  luultiin aluksi, että kaikki metallotioneiinikin liittyy glutamaattiergisiin neuroneihin.  Mutta  on havaittu,, että  vapaata sinkkiä on myös GABA- ja glysiini-pitoisissa neuroneissa ( inhibitorisissa)  (Birinyi et al 2001). Sinkkiä vapautuu sinkkiä sisältävistä neuroneista, kun neuroni stimuloituu. Täten extrasellulaarinen ( solun ulkoinen) sinkkipitoisuus määräytyy verkkokalvon aktiviteetista.  Vapaa solunulkoinen sinkki voi olla  hyvinkin toksista, joten sinkkiä sitovat ja kelatoivat molekyylit ovat fysiologisesti tärkeitä.

Sinkki  ssattaa olla  merkitsevä solun sisäisen ja solun ulkoisen  miljöön modulaattori.   Korkeat sinkkipitoisuudet saattavat estää Müllerin solujen ja fotoreseptoreiden  glutamaatin kuljetusta.
Sinkki moduloi glysiinin sitoutumista glysiinireseptoriin ja myös  verkkokalvon GABA C- reseptoria.
Solun sisällä sinkki taas  saattaa moduloida myriadeja aktiviteettejä tai proteiineja.

 Vuonna 2003 osoitettiin, että  verkkokalvon kalsiumia sitova proteiini rekoveriini, joka moduloi  kalsiumherkkää rodopsiinin deaktivaatiota, itse moduloituu sinkin vaikutuksesta. Tässä tapauksessa sinkki voi suoraan vaikuttaa fototransduktioon. 

Sinkin puute  saattaa suoraan  vaikutata verkkokalvon funktioon mahdollisesti  vähentämällä retinolia sitovan proteiinin plasmapitoisuutta ja  maksapitoisuutta, jolloin  A-vitamiinin siirtyminen maksasta verkkokalvoon  rajoittuu ja rodopsiinin  stabiliteettikin   voi vaikuttua.

Vaikka  sinkin puute on  haitallista, sinkin liika saanti  ei ole aina mitenkään edullista  Kudoksissa liika sinkki on erittäin myrkyllistä ja se kelautuu  glutationiin (GSH) , jonka pitoisuus vähenee. Tässä ymmärtää, miten tärkeää on, että metallotioneiinia pääsee syntymään normaalisti ja että se toimii omassa linkkitehtävässään moitteetta.  Sinkkiä käyttäviä soluproteiineja on ainakin 2000 ja  tässä tarkoin säädetyssä aineenvaihdunnan osassa on hyvä, että metallotioneiini tekee oman tehtävänsä.

KTS myös
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25935539

Päivitys: GeneCards luettelossa  etsin metallothioneine nimellä geeniä ja  niitä vaikutaa olean satoja sivuja, jtoen asetan  jonkin yleiskuvauksen  tnään 20.5. 2023 erikseen uudeksi otsikoksi.

Metallotioneiini (Wikipediatieto)

• METALLOTIONEIINI  kuuluu cysteiinipitoisiin matalamoelyylipainoisiin proteiineihin. ( Mp. 500- 14 000 Da) . Niitä sijaitsee Golgin laitteen kalvossa. niillä on kyky sitoa fysiologisia esentielllejä  metalleja Zn, Cu, Se ja xenobiootteja kuten Cd, Hg, Ag, As,raskasmetalleja tioliryhmällä(-SH), joita sen cysteiiniaminohapoissa on Cysteiiniä on miltei 30 % sen rakenneaminohapoista.

• METALLOTIONEIINI löytyi siten, että tiedemiehet Vallee ja Margoshe  olivat v 1957  puhdistamassa raskasmetallista kadmiumista hevosen lisämunuaisen proteiinia, joka sitoi  tätä metallia.  Wikipediatiedon mukaan METALLOTIONEIININ, funktiosta ei olla  aivan täysin selvilllä, mutta kokeellinen tieto osoittaa, että se antaa suojaa metallien myrkyllisyyttä vastaan ja osallistuu  fysiologisten  metallien  sinkin ja kuparin säätelyyn ja suojaa oksidatiiviselta stressiltä.

• METALLOTIONEINISTA  on neljä pääisoformia ihmisessä. MT1 ( alatyypit A, B, E, F, G, H, L.M, X), MT2, MT3 , MT4.
• Ihmiskehossa METALLOTIONEIINEJAA syntetisoi lähinnä maksa ja munuaiset.  Niiden tuotanto riippuu ravintoperäisten mineraalien  sinkin, kuparin ja seleenin saatavuudesta sekä aminohappojen histidiinin ja cysteiinin saatavuudesta.

Wikipediatieto: http://en.wikipedia.org/wiki/Metallothionein
Metallothionein (MT) is a family of cysteine-rich, low molecular weight (MW ranging from 500 to 14000 Da) proteins. They are localized to the membrane of the Golgi apparatus. MTs have the capacity to bind both physiological (such as zinc, copper, selenium) and xenobiotic (such as cadmium, mercury, silver, arsenic) heavy metals through the thiol group of its cysteine residues, which represent nearly 30% of its constituent amino acid residues.^[2]
MT was discovered in 1957 by Vallee and Margoshe from purification of a Cd-binding protein from horse (equine) renal cortex.^[3] MTs function is not clear, but experimental data suggest MTs may provide protection against metal toxicity, be involved in regulation of physiological metals (Zn and Cu) and provide protection against oxidative stress.^[4] There are four main isoforms expressed in humans (family 1, see chart below): MT1 (subtypes A, B, E, F, G, H, L, M, X), MT2, MT3, MT4. In the human body, large quantities are synthesised primarily in the liver and kidneys. Their production is dependent on availability of the dietary minerals, as zinc, copper and selenium, and the amino acids histidine and cysteine.