الإيلاستين

ألياف مرنة سميكة تتكون من حزم من الإيلاستين في الرئة البشرية

الإيلاستين بروتين يُشفّر بواسطة جين ELN في الإنسان والعديد من الحيوانات الأخرى. يُعدّ الإيلاستين مكونًا أساسيًا في المادة الخلوية خارج الخلايا للفقاريات الفكية . [ 5 ] يتميز الإيلاستين بمرونته العالية ، ويتواجد في النسيج الضام للجسم ليعود إلى شكله الأصلي بعد التمدد أو الانقباض. [ 6 ] كما يُساعد الجلد على العودة إلى وضعه الأصلي بعد الضغط عليه أو قرصه. يوجد الإيلاستين أيضًا في الأنسجة الحاملة للأحمال المهمة في الفقاريات، ويُستخدم في الأماكن التي تتطلب تخزين الطاقة الميكانيكية. [ 7 ]

وظيفة

يشفر جين ELN بروتينًا يُعدّ أحد مكوني الألياف المرنة . هذا البروتين غني بالأحماض الأمينية الكارهة للماء، مثل الجلايسين والبرولين ، والتي تُشكّل مناطق كارهة للماء متحركة محاطة بروابط متقاطعة بين بقايا الليسين . وقد تم اكتشاف العديد من المتغيرات النسخية التي تشفر أشكالًا بروتينية مختلفة لهذا الجين. [ 8 ] يُعدّ التروبوإيلاستين السلف الذائب للإيلاستين. [ 9 ]

آلية الارتداد المرن

يتوافق توصيف الاضطراب مع آلية الارتداد المرن المدفوعة بالإنتروبيا. ويُستنتج أن الاضطراب التكويني سمة أساسية لبنية الإيلاستين ووظيفته. [ 10 ]

الأهمية السريرية

ترتبط الحذوفات والطفرات في هذا الجين بتضيق الأبهر فوق الصمامي (SVAS) ومرض ارتخاء الجلد السائد . [ 8 ] تشمل العيوب الأخرى المرتبطة بالإيلاستين متلازمة مارفان ، وانتفاخ الرئة الناتج عن نقص ألفا -1 أنتيتريبسين ، وتصلب الشرايين ، ومتلازمة بوشكه-أولندورف ، ومتلازمة مينكيس ، والورم الأصفر الكاذب المرن ، ومتلازمة ويليامز . [ 11 ]

التليف المرن

يُعرف داء المرونة بتراكم مادة الإيلاستين في الأنسجة، وهو شكل من أشكال الأمراض التنكسية . تتعدد أسبابه، لكن السبب الأكثر شيوعًا هو داء المرونة الضوئي للجلد، المعروف أيضًا باسم داء المرونة الشمسي ، والذي ينتج عن التعرض المفرط والمطول لأشعة الشمس، وهي عملية تُعرف بالشيخوخة الضوئية . تشمل الأسباب غير الشائعة لداء المرونة الجلدي: داء المرونة الزاحف المثقب ، وداء المرونة التكلسي المثقب ، وداء المرونة البؤري الخطي . [ 12 ]

يسبب داء المرونة الجلدية
حالةالسمات المميزةعلم الأنسجة المرضية
التليف المرن الشعاعي (الأكثر شيوعًا، ويسمى أيضًا التليف المرن الشمسي)الإيلاستين يحل محل ألياف الكولاجين في الأدمة الحليمية والأدمة الشبكية
داء المرونة المثقبة الزاحفةالألياف المرنة المتدهورة والقنوات الثاقبة عبر البشرة (يشير السهم في الصورة إلى إحداها) [ 13 ]
التليف المرن التكلسي المثقبتكتل الألياف المرنة القصيرة في الأدمة. [ 13 ]
التليف البؤري المرن الخطيتراكم المواد المرنة المجزأة داخل الأدمة الحليمية والتخلص من الألياف المرنة عبر الجلد. [ 13 ]

تعبير

الإيلاستين الممدد المعزول من الأبهر البقري

في الجسم، يرتبط الإيلاستين عادةً ببروتينات أخرى في الأنسجة الضامة. تتكون الألياف المرنة في الجسم من مزيج من الإيلاستين غير المتبلور والفيبريلين الليفي . ويتكون كلا المكونين بشكل أساسي من أحماض أمينية أصغر مثل الجليسين والفالين والألانين والبرولين . [ 11 ] [ 14 ] تتراوح نسبة الإيلاستين الكلية من 58 إلى 75% من وزن الشريان الجاف منزوع الدهون في شرايين الكلاب الطبيعية. [ 15 ] تُظهر المقارنة بين الأنسجة الطازجة والمهضومة أنه عند إجهاد بنسبة 35%، يتحمل الإيلاستين ما لا يقل عن 48% من الحمل الشرياني، وأن ما لا يقل عن 43% من التغير في صلابة النسيج الشرياني يعود إلى التغير في صلابة الإيلاستين. [ 16 ]

توزيع الأنسجة

يؤدي الإيلاستين وظيفةً مهمةً في الشرايين كوسيط لانتشار موجات الضغط، مما يُساعد على تدفق الدم ، وهو متوفر بكثرة في الأوعية الدموية المرنة الكبيرة كالشريان الأورطي . كما يُعد الإيلاستين بالغ الأهمية في الرئتين ، والأربطة المرنة ، والغضاريف المرنة ، والجلد ، والمثانة . وهو موجود في الفقاريات الفكية . [ 17 ]

صفات

الإيلاستين بروتين طويل الأمد للغاية، حيث يبلغ عمر النصف له أكثر من 78 عامًا في البشر. [ 18 ]

البحوث السريرية

دُرست جدوى استخدام التروبوإيلاستين البشري المُعاد تركيبه لتحفيز إنتاج ألياف الإيلاستين بهدف تحسين مرونة الجلد في الجروح والندبات. [ 19 ] [ 20 ] بعد حقن التروبوإيلاستين البشري المُعاد تركيبه تحت الجلد في جروح حديثة، وُجد أنه لا يوجد تحسن في الندبات أو في مرونة الندبات الناتجة. [ 19 ] [ 20 ]

التخليق الحيوي

سلائف التروبوإيلاستين

يُصنع الإيلاستين عن طريق ربط العديد من جزيئات بروتين التروبوإيلاستين الصغيرة القابلة للذوبان (50-70 كيلو دالتون )، لتكوين المركب النهائي الضخم غير القابل للذوبان والمتين. لا تتوفر جزيئات التروبوإيلاستين غير المرتبطة عادةً داخل الخلية، لأنها تتشابك لتكوين ألياف الإيلاستين فور تصنيعها داخل الخلية وتُصدّر إلى المادة الخلوية خارج الخلية . [ 21 ]

يتكون كل جزيء تروبوإيلاستين من سلسلة تضم 36 نطاقًا صغيرًا ، يزن كل منها حوالي 2 كيلو دالتون، في بنية حلزونية عشوائية . يتألف البروتين من نطاقات متناوبة كارهة للماء ومحبة للماء ، مشفرة بواسطة إكسونات منفصلة ، ​​بحيث تعكس بنية نطاقات التروبوإيلاستين تنظيم الإكسونات في الجين. تحتوي النطاقات المحبة للماء على وحدات ليسين-ألانين (KA) وليسين-برولين (KP) التي تشارك في الربط المتقاطع أثناء تكوين الإيلاستين الناضج. في نطاقات KA، تظهر بقايا الليسين على شكل أزواج أو ثلاثيات تفصل بينها بقايا ألانين (مثل AAAKAAKAA)، بينما في نطاقات KP، تفصل بقايا الليسين بشكل رئيسي بقايا البرولين (مثل KPLKP).

تجميع

يتجمع بروتين التروبوإيلاستين عند درجة حرارة الجسم نتيجةً للتفاعلات بين المجالات الكارهة للماء في عملية تُسمى التَخَلُّق . هذه العملية قابلة للانعكاس وتخضع للتحكم الديناميكي الحراري، ولا تتطلب انقسام البروتين . يصبح المُتَخَلُّق غير قابل للذوبان عن طريق التشابك غير القابل للانعكاس .

التشابك المتقاطع

لإنتاج ألياف الإيلاستين الناضجة، يتم ربط جزيئات التروبوإيلاستين بروابط متقاطعة عبر بقايا الليسين الخاصة بها مع جزيئات الديزموسين والإيزوديزموسين الرابطة . الإنزيم الذي يقوم بعملية الربط المتقاطع هو أوكسيداز الليزيل ، باستخدام تفاعل تخليق البيريدين تشيتشيبابين داخل الجسم الحي . [ 22 ]

البيولوجيا الجزيئية

بنية نطاقات التروبوإيلاستين البشري

يحتوي جينوم الثدييات على جين واحد فقط للتروبوإيلاستين، يُسمى ELN . يقع جين ELN البشري على الكروموسوم 7 ، ويتكون من 34 إكسونًا تفصل بينها حوالي 700 إنترون، حيث يمثل الإكسون الأول ببتيدًا إشاريًا يُحدد موقعه خارج الخلية. يشير العدد الكبير من الإنترونات إلى أن إعادة التركيب الجيني قد تُساهم في عدم استقرار الجين، مما يؤدي إلى أمراض مثل تضيق الصمام الأبهري فوق الصمامي (SVAS) . يخضع التعبير عن mRNA التروبوإيلاستين لتنظيم دقيق من خلال ثمانية مواقع بدء نسخ مختلفة على الأقل .

تُنتَج أنواعٌ مختلفةٌ من الإيلاستين خاصةٌ بالأنسجة عن طريق التضفير البديل لجين التروبوإيلاستين. يوجد ما لا يقل عن 11 نظيراً معروفاً من التروبوإيلاستين البشري. تخضع هذه النظائر لتنظيمٍ نمائي، ومع ذلك، توجد اختلافاتٌ طفيفةٌ بين الأنسجة في نفس المرحلة النمائية. [ 11 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 GRCh38: إصدار Ensembl رقم 89: ENSG00000049540 Ensembl ، مايو 2017
  2. 1 2 3 GRCm38: إصدار Ensembl رقم 89: ENSMUSG00000029675 Ensembl ، مايو 2017
  3. "مرجع PubMed البشري:" . المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية، المكتبة الوطنية الأمريكية للطب .
  4. "مرجع PubMed للفأر:" . المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية، المكتبة الوطنية الأمريكية للطب .
  5. ميثيو إس إم، ووايس إيه إس (2005). "الإيلاستين". التقدم في كيمياء البروتين . 70 : 437-461 . doi : 10.1016/S0065-3233(05)70013-9 . ISBN 978-0-12-034270-9PMID 15837523 
  6. فيندين هـ، ميثيو إس إم، فايس إيه إس (نوفمبر 2019). "بنية الإيلاستين". بيولوجيا المصفوفة . 84 : 4-16 . doi : 10.1016/j.matbio.2019.07.005 . PMID 31301399. S2CID 196458819 .  
  7. كوران، إم إي، أتكينسون، دي إل، إيوارت، إيه كيه، موريس، سي إيه، ليبرت، إم إف، كيتينغ، إم تي (أبريل 1993). "يتعطل جين الإيلاستين نتيجة انتقال مرتبط بتضيق الأبهر فوق الصمامي". مجلة Cell . 73 (1): 159-168 . doi : 10.1016/0092-8674(93)90168-P . PMID 8096434. S2CID 8274849 .  
  8. 1 2 "Entrez Gene: elastin" .
  9. "الإيلاستين (ELN)" . مؤرشف من الأصل في 13 مارس 2017. تم الاطلاع عليه في 31 أكتوبر 2011 .
  10. مويزنيكس إل دي، وايس إيه إس، كيلي إف دبليو (أبريل 2010). "الاضطراب البنيوي وديناميكيات الإيلاستين". الكيمياء الحيوية وبيولوجيا الخلية . 88 (2): 239-250 . doi : 10.1139/o09-161 . PMID 20453927 . 
  11. 1 2 3 فرهوفسكي ب، فايس أ.س. (نوفمبر 1998). "الكيمياء الحيوية للتروبوإيلاستين" . المجلة الأوروبية للكيمياء الحيوية . 258 (1): 1-18 . doi : 10.1046/j.1432-1327.1998.2580001.x . PMID 9851686 . 
  12. رايت ب. "التليف المرن" . ديرم نت نيوزيلندا .
  13. 1 2 3 هوسن إم جيه، لاموين إيه، دي باب إيه، فاناكر أو إم (2012). "علم الأنسجة المرضية لورم الزانثوما الكاذب المرن والاضطرابات ذات الصلة: السمات النسيجية المميزة والدلائل التشخيصية" . ساينتيفيكا . 2012 598262. doi : 10.6064 /2012/598262 . PMC 3820553. PMID 24278718 .  رخصة المشاع الإبداعي - نسب المصنف 3.0 غير المعدلة
  14. كيلتي سي إم، شيرات إم جيه، شاتلوورث سي إيه (يوليو 2002). "الألياف المرنة" . مجلة علوم الخلية . 115 (الجزء 14): 2817-2828 . doi : 10.1242/jcs.115.14.2817 . PMID 12082143 . 
  15. فيشر جي إم، لورادو جي جي (أغسطس 1966). "محتوى الكولاجين والإيلاستين في شرايين الكلاب المختارة من أوعية دموية مختلفة وظيفيًا" . أبحاث الدورة الدموية . 19 (2): 394-399 . doi : 10.1161/01.res.19.2.394 . PMID 5914851 . 
  16. لامرز إس آر، كاو بي إتش، تشي إتش جيه، هنتر كيه، لانينغ سي، ألبيتز جيه، وآخرون . (أكتوبر 2008). "تغيرات في العلاقة بين بنية ووظيفة الإيلاستين وتأثيرها على ميكانيكا الشريان الرئوي القريب في عجول مصابة بارتفاع ضغط الدم" . المجلة الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء. القلب والدورة الدموية . 295 (4): H1451– H1459 . doi : 10.1152/ajpheart.00127.2008 . PMC 2593497. PMID 18660454 .   
  17. سيج إي إتش، غراي دبليو آر (1977). "تطور بنية الإيلاستين". الإيلاستين والأنسجة المرنة . التقدم في الطب التجريبي وعلم الأحياء. المجلد 79. الصفحات 291-312 . doi : 10.1007/978-1-4684-9093-0_27 . ISBN   978-1-4684-9095-4PMID 868643 
  18. توياما ، ب. هـ.، وهيتزر، م. و. (يناير 2013). "استتباب البروتين: عش طويلاً، ولن تزدهر" . مراجعات الطبيعة. بيولوجيا الخلية الجزيئية . 14 (1): 55-61 . doi : 10.1038/nrm3496 . PMC 3570024. PMID 23258296 .  
  19. 1 2 سوتو إي بي، ريبيرو إيه إف، فيريرا إم آي، تيكسيرا إم سي، شيموجو إيه إيه، سوريانو جيه إل، وآخرون . (يناير 2020). " تقنيات النانو الجديدة لعلاج وترميم التهابات حروق الجلد" . المجلة الدولية للعلوم الجزيئية . 21 (2): 393. doi : 10.3390/ijms21020393 . PMC 7013843. PMID 31936277 .   
  20. 1 2 Xie H, Lucchesi L, Zheng B, Ladich E, Pineda T, Merten R, et al. (1 سبتمبر 2017). "معالجة الحروق والجروح الجراحية باستخدام تروبوإيلاستين بشري مُعاد تركيبه تُنتج ألياف إيلاستين جديدة في الندبات". مجلة رعاية الحروق والبحوث . 38 (5): e859– e867. doi : 10.1097/BCR.0000000000000507 . PMID 28221299. S2CID 39251937 .   
  21. فالينزويلا سي دي، فاغنر دبليو إل، بينيت آر دي، يساسي إيه بي، بيل جيه إم، مولتر كيه، وآخرون . (سبتمبر 2017). "التجميع خارج الخلوي لعنصر خط كابل الإيلاستين في الرئة النامية" . السجل التشريحي . 300 (9): 1670-1679 . doi : 10.1002/ar.23603 . PMC 6315300. PMID 28380679 .   
  22. أوميدا هـ، تاكيوتشي م، سوياما ك (أبريل 2001). "رابطتان جديدتان متقاطعتان للإيلاستين تحتويان على هيكل بيريدين. دور الأمونيا في الربط المتقاطع للإيلاستين في الجسم الحي" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 276 (16): 12579-12587 . doi : 10.1074/jbc.M009744200 . PMID 11278561 . 

للمزيد من القراءة

تتضمن هذه المقالة نصًا من المكتبة الوطنية الأمريكية للطب ، وهو متاح للعموم .