Ein Hormon , 2 Rollen : Zucker unterscheiden Saisonalität und Stoffwechsel

Wissenschaftler ITBM , Nagoya University und der University of Chicago haben den Mechanismus , wie ein einziges Hormon schafft es zwei verschiedene Funktionen , dh Saisonerkundung und Stoffwechsel auslösen entdeckt , ohne Quer Aktivität.


In der alten japanischen Zeitmanagement-Tool , die Länge von einer Stunde mit den Jahreszeiten variiert (dh 24 Stunden wurde in 6 Stunden Tageslicht und 6 Stunden Nachtzeit unterteilt. Daylight Stunden waren mehr im Sommer und im Winter kürzer ) . Mäusen wurden geglaubt, saisonunabhängige Tieren für eine lange Zeit. Ono et al. berichtet , dass Mäuse, saisonale Informationen aus der Hypophyse Hypothalamus übertragen mithilfe Thyrotropin .
Bildnachweis: Takashi Yoshimura , ITBM , Nagoya University

Durch ein umfangreiches nationale und internationale Zusammenarbeit , Professor Takashi Yoshimura und Dr. Keisuke Ikegami (derzeit Kinki University) am Institut für Transformative Biomolekülen ( ITBM ) der Nagoya University , Prof. Samuel Refetoff von der University of Chicago und Mitarbeiter haben den Mechanismus, wie Thyreotropin , die Schilddrüse stimulierendes Hormon (TSH ), die zwei unterschiedliche Funktionen auslöst , es funktionelle Sprechen zu vermeiden , wenn sie in den Blutstrom freigesetzt deckt. TSH ist ein Glykoprotein ( ein Protein, das enthält Kohlenhydrat ) Von zwei Teilen der Hypophyse im Gehirn sezerniert. Frühere Studien haben gezeigt, dass TSHS von beiden Regionen der Hypophyse die gleiche Proteinstruktur. TSH ist seit langer Zeit ein Hormon aus der Vorderseite der Hypophyse (pars distalis), das die Schilddrüse zu synthetisieren und zu sekretieren Schilddrüsenhormone, die wiederum reguliert den Stoffwechsel und das Wachstum stimuliert sezerniert werden bekannt. Auf der anderen Seite hat Yoshimura Gruppe die neue Funktion von TSH vom Stiel der Hirnanhangdrüse (pars tuberalis), die auf den Hypothalamus als Feder Aufruf Hormon, das Informationen über saisonale Veränderungen sendet wirkt abgesondert aufgedeckt. Bis jetzt war es ein Rätsel, wie diese beiden TSHS gelingt, deutlich Trigger biologisch signifikanten Prozessen, ohne einander zu stören. Die Studie, veröffentlicht online am 30. Oktober 2014 veröffentlicht in der Zeitschrift Cell Reports, berichtet eine neue Feststellung, wo das gleiche Molekül vermittelt verschiedene Funktionen ohne Quer Aktivität durch gewebespezifische Glykosylierung (Befestigung von Zucker) und nachfolgende Erkennung durch das Immunsystem. Dieses neue Paradigma wird voraussichtlich von großer Bedeutung im Bereich der beiden glycobiology und Immunologie und tragen zum Verständnis von Erkrankungen, die mit der Synthese und Sekretion von TSHS bezogen.


Dieses Bild zeigt Strukturen des Hypothalamus und die Hypophyse in das menschliche Gehirn.
Bildnachweis: ITBM , Nagoya University

Viele Organismen Anpassung an saisonale Veränderungen durch Erfassen von Änderungen der Tageslänge. Beispiele für physiologische Wirkungen durch Veränderungen der Tageslänge geregelt, sind saisonale Zucht, Vogelzug, Winterschlaf der Bären und Wolle Abbau von Schafen. Der Mechanismus, wie Organismen spüren Frühjahr war eine langfristige Geheimnis. Glück im Jahr 2008 haben Yoshimura und Mitarbeiter schließlich den Mechanismus, wie Säugetiere spüren saisonale Veränderungen erläutert. Sie identifizierten sich, dass bei der Ankunft des Frühlings (dh längere Tageslänge), TSH aus der Pars tuberalis (PT-TSH) in der Hirnanhangdrüse wirkt wie eine Feder Aufruf Hormon abgesondert und sendet Informationen über saisonale Veränderungen des Hypothalamus im Gehirn. Andererseits ist es seit langem bekannt, dass TSH ist ein Hormon, das von der pars distalis (PD-TSH), das die Schilddrüse zu synthetisieren und zu sekretieren Schilddrüsenhormone, die das Wachstum und den Stoffwechsel im Körper regulieren stimuliert sezerniert bekannt. Hormone beeinflussen das Zielorgan durch Zirkulation in den Blutkreislauf. "Es ist ein großes Geheimnis, wie die Aktivitäten der TSHS wurden unterschieden. Zunächst wurde vorgeschlagen, dass TSHS aus der Pars tuberalis und pars distalis wurden unterschiedlich bei jedem Quelle geregelt", sagt Prof. Takashi Yoshimura, die führte die Forschung. "Aus unserer Untersuchungen Knock-out-Mäuse, fanden wir, dass PD-TSH wurde durch das Thyreotropin-Releasing-Hormon (TRH), die durch den Hypothalamus sezerniert wird reguliert, während die PT-TSH nicht von TRH gesteuert wurde aber durch einen Hormon gesteuerte Melatonin, das ein Hormon der Zirbeldrüse, während der Nacht abgesondert wird. "

Bei der Untersuchung der Strukturen der PT-TSH und PD-TSH mit MALDI-Massenspektrometrie-Analyse wurde festgestellt, daß sie beide die gleiche Proteinstruktur geteilt hatten aber verschiedene Arten von Kohlenwasserstoffketten mit ihnen verbunden. PD-TSH war bi-antennary Kohlenhydratketten, die leicht metabolisiert werden könnte sulfatiert. Auf der anderen Seite hatte PT-TSH mehrfach verzweigte Kohlenhydratketten, die stabilen gesamt TSH-Komplexe mit Immunglobulin und Gegenwart Albumin im Blut bilden könnten sialyliert. "Seit dem Start dieser Forschung im Jahr 2008 mussten wir unsere Hypothesen oft überdenken und schließlich festgestellt, dass Gewebe-spezifische Glykosylierung traten in der Pars tuberalis und pars distalis der Hirnanhangsdrüse, was unterscheidet jedem ihrer TSH Cross-Aktivität zu verhindern" erklärt Prof. Yoshimura. "Interessanterweise sind die biologischen Aktivitäten von PT-TSH und PD-TSH selbst keinen Unterschied zeigte. Dessen verliert PT-TSH seine Bioaktivität in den Blutstrom durch die Bildung stabiler makro TSH-Komplexe und somit nicht von der Schilddrüse handeln."

Glykosylierung, die kovalente Addition von Oligosacchariden an Proteine ​​ist eine post- translationale Modifikation , die die Vielfalt des Proteoms erhöht . Obwohl die grundlegende Bedeutung der Glycosylierung in den letzten Jahren erkannt worden ist, seine physiologische Funktion unklar . Diese Studie zeigt das erste Beispiel für die Beteiligung der gewebespezifische Glykosylierung verhindert Funktionsübersprechen zwischen Signalmoleküle . Prof. Yoshimura sagt: " Da das Genom ist endlich, Organismen verwenden die gleiche Protein , um mehrere Funktionen zu erfüllen . Durch unsere Studien , waren wir in der Lage, die elegante Strategie des Organismus , in dem Gewebe-spezifische Glykosylierung und anschließende Immunerkennung wird verwendet, um aufzudecken vermitteln zwei unterschiedliche Funktionen auf einem einzigen Hormon. Wir sehen , dass dieses neue Paradigma wird von großer Bedeutung für die Forscher in einer Vielzahl von Bereichen, einschließlich Glycobiologie , Immunologie , Endokrinologie . Physiologie und Neurowissenschaften Sowie Beitrag zur Landwirtschaft ( Tier Reproduktion) und die menschliche Gesundheit . "