Erytropoietin (EPO) egenskaper, produktion, funktioner

De erytropoietin, hemopoietin eller Epo Det är ett glykoprotein med hormonella funktioner (cytokin) som ansvarar för proliferation, differentiering och överlevnadskontroll av stamcellerna i erytrocyter eller röda blodkroppar i benmärgen, det vill säga erytropoiesisisisisisisisisisisis.

Detta protein är en av de olika tillväxtfaktorerna som kontrollerar de hematopoietiska processerna genom vilka de bildas, från en liten grupp pluripotential stamceller, cellerna som finns i blodet: både erytrocyter och vita blodkroppar och lymfocyter. Det vill säga myeloida och lymfoida linjer celler.

Schema som representerar hemopoiesis, där processen för bildning av erytrocyter eller erytropoies ingår, där erytropoietin handlingar (källa: OpenStax College [CC av 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/av/3.0)] via Wikimedia Commons)

Dess betydelse ligger i den funktionella betydelsen som celler har som hjälper till att multiplicera, differentiera och mogna, eftersom erytrocyter är ansvariga för syretransport från lungorna till de olika kroppsvävnaderna.

Erytropoietin var den första tillväxtfaktorn som klonades (1985), och för närvarande är dess administration för den framgångsrika anemibehandlingen som producerats av njurfel godkänns av American Drug and Food Administration (FDA) (FDA).

Uppfattningen att erytropoiesis styrs av en humoral faktor (löslig faktor som finns i cirkulationen) föreslogs för mer än 100 år sedan av Carnot och Deflandre när man studerade de positiva effekterna på ökningen av procentsatserna av röda celler i kaniner som behandlas med serum av anemisk anemisk djur.

Det var dock först 1948 när Bonsidorff och Jalavist.

[TOC]

Egenskaper

Erytropoietin är ett protein från glykoproteinfamiljen. Det är stabilt för syra pH och har ungefär 34 kDa molekylvikt.

Den har cirka 193 aminosyror, som inkluderar en hydrofob N-terminal region med 27 avfall, som elimineras genom samtranslationsbehandling; Och en argininrest i position 166 som också går förlorad, så proteinet i cirkulation har 165 aminosyror.

I sin struktur kan bildningen av två disulfurbroar mellan cysteinavfallet som finns i position 7-161 och 29-33 ses, som är kopplade till deras operation. Det är mer eller mindre än 50% av alfa -propellerna, som tydligen deltar i bildandet av en region eller en kula del.

Den har 40% kolhydrater, representerade av tre kedjor av oligosackarider N-enheter till olika aspartinsyra (ASP) -rester, och en kedja o-united till en serinrester (Ser). Dessa oligosackarider består främst.

EPO -kolhydratregionen uppfyller flera roller:

Kan tjäna dig: Flora och fauna från Coahuila

- Det är viktigt för biologisk aktivitet.

- Det skyddar från nedbrytning eller skador orsakade av syrefria radikaler.

- Oligosackariderkedjor krävs för mogen proteinsekretion.

Hos människor är genen som kodar för detta protein beläget mitt i den långa armen av kromosom 7, i Q11-Q22-regionen; Det är i en enda kopia i en 5 -region.4KB och har fem exoner och fyra introner. Homologistudier indikerar att deras sekvens delar 92% identitet med den för andra primater och 80% med den för vissa gnagare.

Produktion

I fostret

Under fosterutvecklingen produceras erytropoietin huvudsakligen i levern, men det har fastställts att genen som kodar för detta hormon uttrycks också rikligt i det genomsnittliga området för njurnefronerna.

I den vuxna

Efter födseln, i vad alla postnatala stadier kan övervägas, produceras hormonet väsentligen i njurarna. Specifikt av cortexcellerna och ytan på njurkropparna.

Levern deltar också i produktionen av erytropoietin i postnatalstegen, där mer eller mindre 20% av den totala EPO i cirkulation utsöndras.

Andra "extra njurarna" organ där erytropoietinproduktion har detekterats inkluderar perifera endotelceller, vaskulära glatta muskelceller och insulinproducerande celler.

Det är också känt att det i centrala nervsystemet finns några EPO -sekretionscentra, inklusive hippocampus, cortex, cerebrala endotelceller och astrocyter.

Erytropoietin produktionsförordning

Erytropoietinproduktion styrs inte direkt av mängden röda blodkroppar i blodet, utan av tillförsel av syre i vävnader. En syrebrist i vävnaderna stimulerar produktionen av EPO och dess receptorer i levern och njurarna.

Denna aktivering av genuttryck medierad av hypoxi är produkten från aktiveringen av vägen för en familj av transkriptionsfaktorer som kallas en faktor 1 inducerbar av hypoxi (HIF-1, av engelska Hypoxi-inducerbar faktor 1).

Hypoxi inducerar då bildningen av många proteinkomplex som uppfyller olika funktioner i aktiveringen av erytropoietinuttryck, och som direkt eller indirekt förenas med faktorer som översätter aktiveringssignalen till promotorn för EPO -genen, och stimulerar dess transkription direkt eller indirekt.

Andra stressiga faktorer såsom hypoglykemi (låg blodsockerkoncentration), intracellulära kalciumökningar eller närvaron av reaktiva syrearter utlöser också HIF-1-vägen.

Kan tjäna dig: homopolysackarider: egenskaper, struktur, funktioner, exempel

Handlingsmekanism

Erytropoietins verkningsmekanism är ganska komplex och beror främst på dess förmåga att stimulera olika signaleringsvattenfall som är involverade i cellproliferation, som i sin tur är relaterade med aktiveringen av andra faktorer och hormoner.

I människokroppen hos en frisk vuxen finns det en balans mellan produktion och förstörelse av röda blodkroppar eller erytrocyter, och EPO deltar i upprätthållandet av denna balans genom ersättningen av erytrocyterna som försvinner.

När mängden syre som finns i vävnaderna är mycket låg, ökar uttrycket av den kodande genen för erytropoietin i njurarna och levern. Stimulus kan också uppstå på grund av stora höjder, hemolys, förhållanden med svår anemi, blödningar eller långvarig exponering för kolmonoxid.

Dessa tillstånd genererar ett tillstånd av hypoxi, som får EPO: s utsöndring att öka, det finns ett större antal röda celler och fraktionen av retikulocyter i omlopp, som är en av stamcellerna i erytrocyter, ökar också.

Vem EPO agerar på?

In erythropoiesis, the EPO mainly participates in the proliferation and differentiation of the progenitor cells committed in the lineage of the red blood cells (erythrocyte parents), but also activates the mitosis in the proeritroblasts and in the basophilic erythroblasts, and also accelerates the release of Benmärg retikulocyter.

Den första nivån till vilken proteinet fungerar är i förebyggande av programmerad celldöd (apoptos) av prekursorcellerna som bildas i benmärgen, vilket uppnår genom hämmande interaktion med de faktorer som är involverade i denna process.

Hur agerar det?

Celler som svarar på erytropoietin har en specifik mottagare för den här som kallas en erytropoietin eller epor. När proteinet bildas ett komplex med sin mottagare överförs signalen till insidan av cellen: mot kärnan.

Det första steget för signalöverföring är en konformationell förändring som inträffar efter föreningen av proteinet med dess mottagare, som samtidigt är tillsammans med andra mottagande molekyler som är aktiverade. Bland dem är Janus-Pirosina Kinase 2 (Jack-2).

Bland några av de rutter som är aktiverade nedströms, efter att JACK-2 förmedlar fosforyleringen av epokreceptorens tyrosinavfall, är vägen för MAP-kinaser och kinasa C-proteinet, som aktiverar transkriptionsfaktorer som ökar uttrycket av specifika gener.

Det kan tjäna dig: parasexuell reproduktion: moneras, protister och svampar

Funktioner

Liksom många hormonella faktorer i organismer är erytropoietin inte begränsad till en enda funktion. Detta har klargjorts genom många utredningar.

Förutom att fungera som en spridning och differentieringsfaktor för erytrocyter, som är väsentliga för gastransport genom blodomloppet, verkar erytropoietin uppfylla vissa ytterligare funktioner, inte nödvändigtvis relaterade till cellulär spridning och differentieringscellulär.

Vid förebyggande av skador

Studier har föreslagit att EPO förhindrar cellulära lesioner och även om deras verkningsmekanismer inte är kända exakt, tros det att de apoptotiska processerna som produceras av reducerad eller frånvarande syrespänning kan förhindra, väcka toxicitet och exponering för fria radikaler.

Vid apoptos

Dess deltagande i förebyggandet av apoptos har studerats genom interaktion med bestämmande faktorer i signaleringsvattenfallen: Janus-Marosina kinas 2 (JAK2), Caspasa 9, Caspasa 1 och Caspasa 3, Glycogen Syntasa Volc Apoptotiska proteaser 1 (Apaf-1) och andra.

Funktioner i andra system

Delta i hämningen av cellinflammation genom att hämma vissa proinflammatoriska cytokiner såsom interleukin 6 (IL-6), alfa-tumörnekrosfaktorn (TNF-a) och det kemiska-proteinet i monocyter 1.

I det vaskulära systemet har det visats att det samarbetar i underhållet av dess integritet och i bildandet av nya kapillärer från befintliga kärl i områden utan vaskulatur (angiogenes). Dessutom förhindrar det permeabiliteten för den hematoencefala barriären under skador.

Det tros att stimulerar postnatal neovaskularisering genom att öka mobiliseringen av förfäderceller från benmärgen till resten av kroppen.

Det har en viktig roll i utvecklingen av stamfäder neurala celler genom aktivering av KB -kärnfaktorn, som främjar produktionen av nervstamceller.

EPO agerar i samarbete med andra cytokiner och har en "modulerande" funktion i kontrollen av spridnings- och differentieringsvägarna för megacariocyterna och granulocyterna-monocyterna.

Referenser

1. Despoulos, a., & Silbernagl, s. (2003). Atlas av fysiologifärg (5: e upplagan.). New York: Thieme.
2. Jelkmann, W. (1992). Erytropietin: struktur, kontroll av produktion och funktion. Fysiologiska recensioner, 72(2), 449-489.
3. Jelkmann, W. (2004). Molekylärbiologi för erytropoietin. Intern medicin, 43(8), 649-659.
4. Jelkmann, W. (2011). Reglering av erytropietinproduktion. J. Fysiol., 6, 1251-1258.
5. Lacombe, c., & Mayeux, s. (1998). Biologi av erytropietin. Hematolog, 83, 724-732.
6. Maiese, k., Li, f., & Zhong, Z. (2005). Nya utforskningsvägar för erytropietin. Jama, 293(1), 1-6.