Sokerit lääketieteessä

Samankaltaiset tiedostot
Sokerit lääketieteessä

Nimi sosiaaliturvatunnus. Vastaa lyhyesti, selkeällä käsialalla. Vain vastausruudun sisällä olevat tekstit, kuvat jne huomioidaan

KandiakatemiA Kandiklinikka

Miten rokottaminen suojaa yksilöä ja rokotuskattavuus väestöä Merit Melin Rokotusohjelmayksikkö

Elimistö puolustautuu

Elimistö puolustautuu

11. Elimistö puolustautuu

BIOMOLEKYYLEJÄ. fruktoosi

GEENITEKNIIKAN PERUSASIOITA

Etunimi: Henkilötunnus:

Biopolymeerit. Biopolymeerit ovat kasveissa ja eläimissä esiintyviä polymeerejä.

BI4 IHMISEN BIOLOGIA

Biomolekyylit ja biomeerit

Anatomia ja fysiologia 1

Pienryhmä 3 immuunipuolustus, ratkaisut

Biologia. Pakolliset kurssit. 1. Eliömaailma (BI1)

DNA:n informaation kulku, koostumus

Solun perusrakenne I Solun perusrakenne. BI2 I Solun perusrakenne 3. Solujen kemiallinen rakenne

Biologian tehtävien vastaukset ja selitykset

Esim. ihminen koostuu 3,72 x solusta

IMMUNOLOGIAN PERUSTEET Haartman-instituutti

Solun perusrakenne I Solun perusrakenne. BI2 I Solun perusrakenne 4. Entsyymit ovat solun kemiallisia robotteja

Mitä elämä on? Astrobiologian luento Kirsi

HUSLAB Immunologian osasto Labquality-päivät Vasta-aineet

Tärkeimpien solutyyppien tunnistaminen kudosleikkeissä immunohistokemiallisilla värjäyksillä

Tunnin sisältö. Immuunijärjestelmä Luonnollinen immuniteetti Hankittu immuniteetti Rokotukset Allergiat HIV / AIDS

Elimistössämme on yli kilometriä

Ovatko MDR-mikrobit samanlaisia?

vauriotyypit Figure 5-17.mhc.restriktio 9/24/14 Autoimmuniteetti Kudosvaurion mekanismit Petteri Arstila Haartman-instituutti Patogeeniset mekanismit

PCR - tekniikka elintarvikeanalytiikassa

Drug targeting to tumors: Principles, pitfalls and (pre-) cilinical progress

Kuinka entsyymit toimivat?

Urheilijan ravitsemus ja vastustuskyky - Valion tuotteet urheilijan ravitsemuksessa

7. MAKSA JA MUNUAISET

22. Ihmiselimistön ulkoiset uhat

Tehoja ravinnosta ravitsemus voiman kehittämisen tukena. Terve Urheilija -iltaseminaari Varalan urheiluopisto ETM, Anna Ojala

Liikunta. Terve 1 ja 2

SSLY Kortisoni. Heikki Saaren-Seppälä, HYKS

Laserin käyttö eläinlääkinnässä

Hiilihydraatit. Hiilihydraatteja pilkkovia entsyymejä on elimistössä useita.

Ruoansulatus ja suolisto

Teabepäeva korraldamist toetab Euroopa Liit Eesti riikliku mesindusprogrammi raames

Mycoplasma bovis hiljainen ja tappava. Eläinlääkäri Taina Haarahiltunen Yksityispraktikko, Nurmijärvi

Mutaatiot ovat muutoksia perimässä

IMMUUNIPUUTOKSET. Olli Vainio Turun yliopisto

Ennen verensiirtoa tehtävät tutkimukset miksi veret viipyvät?

Syövän synty. Esisyöpägeenit (proto-onkogeenit)

Proteiinin rakenteen selvittämisestä ja visualisoinnista

EPIONEN Kemia EPIONEN Kemia 2015

Käsitteitä. Hormones and the Endocrine System Hormonit ja sisäeritejärjestelmä. Sisäeriterauhanen

Suolisto ja vastustuskyky. Lapin urheiluakatemia koonnut: Kristi Loukusa

Autoimmuunitaudit: osa 1

Arvokkaiden yhdisteiden tuottaminen kasveissa ja kasvisoluviljelmissä

Massaspektrometria ja kliiniset proteiinibiomarkkerit

Erilaisia soluja. Siittiösolu on ihmisen pienimpiä soluja. Tohvelieläin koostuu vain yhdestä solusta. Veren punasoluja

PROTEIINIEN MUOKKAUS JA KULJETUS

TARTUNTATAUDIT Ellen, Olli, Maria & Elina

Amylaasi ja tärkkelyksen hydrolyysi Pauliina Lankinen, Antti Savin ja Sari Timonen

Entsyymit ja niiden tuotanto. Niklas von Weymarn, VTT Erikoistutkija ja tiiminvetäjä

Nivelreuman serologiset testit: mitä ne kertovat? LT, apulaisylilääkäri Anna-Maija Haapala TAYS Laboratoriokeskus

ASEA. Maailman ensimmäinen ja ainoa redoxsignalointimolekyyli valmiste. Mitä ovat redoxsignalointimolekyylit?

Immuunijärjestelmän toimintamekanismit

Immuunipuutokset. Olli Vainio OY Diagnostiikan laitos OYS Kliinisen mikrobiologian laboratorio

High Definition Body Lift selluliittigeeli

Suojautuminen tartunta-agensseja käsiteltäessä (esim. SARS) Labquality: Mikrobiologian neuvottelupäivä Osl. Jukka Suni. A.

Ihmiskeho. Ruoansulatus. Jaana Ohtonen Kielikoulu/Språkskolan Haparanda. söndag 16 februari 14

GLYKOLYYSI! Glykolyyttinen metaboliareitti! LUENNON RAKENNE! ENERGIA HIILIHYDRAATEISTA. ATP:n ANAEROBINEN JA AEROBINEN UUDELLEENMUODOSTUS

Väärin, Downin oireyhtymä johtuu ylimääräisestä kromosomista n.21 (trisomia) Geeni s. 93.

Sanna Nikunen ELL

Näkökulmia kulmia palautumisesta

Kotitehtävä. Ruokapäiväkirja kolmelta vuorokaudelta (normi reenipäivä, lepopäivä, kisapäivä) Huomioita, havaintoja?

Tulehdusreaktio (yksinkertaistettu malli) The Immune System Immuunijärjestelmä. Septinen shokki. Tulehdusreaktio 1/2

Bioteknologian perustyökaluja

Vanilliini (karbonyyliyhdiste) Etikkahappo (karboksyyliyhdiste)

RUOANSULATUS JA SUOLISTON KUNTO. Iida Elomaa & Hanna-Kaisa Virtanen

Allergia ja astma. Erkki Vartiainen, professori, ylijohtaja Esityksen nimi / Tekijä 1

LOPPUTENTTI

Jonne Seppälä. Lectio praecursoria

A - soveltaminen B - ymmärtäminen C - tietäminen 1 - ehdottomasti osattava 2 - osattava hyvin 3 - erityisosaaminen

Aineenvaihdunta: Ruuansulatus

KEESHONDIEN MONIMUOTOISUUSKARTOITUS

Solun toiminta. II Solun toiminta. BI2 II Solun toiminta 8. Solut tarvitsevat energiaa

KOULUTUSOHJELMA Sukunimi: Etunimet: Nimikirjoitus: BIOLOGIA (45 p) Valintakoe klo

Kliinisesti merkittävien bakteerien jaottelua

- Extra: PCR-alukkeiden suunnittelutehtävä haluttaessa

Vastaa lyhyesti selkeällä käsialalla. Vain vastausruudun sisällä olevat tekstit, kuvat jne huomioidaan

NITRIFIKAATIOBAKTEERIEN TOIMINTA

Virukset Materiaalitieteiden Rakennusaineina Suomalainen Tiedeakatemia

Oluen valmistus. Heikki Eräsalo Laatupäällikkö Pyynikin käsityöläispanimo Oy

REUMA JA SYDÄN KARI EKLUND HELSINGIN REUMAKESKUS

Bioteknologian tutkinto-ohjelma Valintakoe Tehtävä 3 Pisteet / 30

Kuva 1. Utaretulehdustilanteen kehitys

Solun toiminta. II Solun toiminta. BI2 II Solun toiminta 7. Fotosynteesi tuottaa ravintoa eliökunnalle

Synteettinen biologia Suomessa: Virukset synteettisen biologian työkaluina

PROSESSITEKNIIKAN PERUSTA 2011 Bioprosessitekniikan mahdollisuudet. Biotekniikan määritelmä

Gluteeniallergia ja -yliherkkyys

VESILIUKOISET VITAMIINIT

Sylvant (siltuksimabi) RISKIENHALLINTASUUNNITELMAN JULKINEN YHTEENVETO

Transkriptio:

Sokerit lääketieteessä Risto Renkonen Haartman Instituutti & Biomedicum, Helsingin yliopisto Syksy 2006

Johdanto GDP-mannose pathway GLUCOSE Golgi M1P M6P G6P Pentose phosphate pathway GDP-Man F6P GDP-Man Dol P-Man ER Glycolysis Synteesi Citrate cycle Energiaa

Sokerit energian lähteenä ja rakennusaineina - tärkkelys on glukoosin polymeeri - pilkkoutuu glukoosiksi, josta saadaan mm ATP:ta tai rakennuspalikoita

Sokerien eli hiilihydraattien kaava: (CH 2 O) n Monosakkaridit ovat aldehydejä TAI ketoneja

Bakteerien soluseinässä -penisilliini (betalaktaami antibiootit) estävät peptidoglykaanin ristisidokset (= soluseinän synteesin) - ihmisiltä puuttuu tämä rakenne ja siksi antibiooteilla ei ole paljon suoria sivuvaikutuksia

Sokeri-proteiini liitos kts esim lektiinit

Solujen tarttuminen toisiinsa

sukupuu

Glykosiidisen sidoksen syntyminen

Tavallinen pöytä sokeri - sukraasi entsyymi pilkkoo tämän

Maitosokeri - ongelmia tulee jos ei omaa laktaasia, joka purkaa sidoksen ja vapauttaa glukoosia -tutkitaan rasituskokeessa, jossa [gluc] tulisi kohota

Estää monien hiiva- ja bakteerisolujen jäätymistä

Lineearisia glukoosin polymeerejä Ravinto: - ihmiset voivat käyttää tärkkelystä (starch) ravintona, koska meillä on amylaasi, joka pilkkoo entsymaatisesti glukoosit irti - sellulosaa emme osaa itse hajottaa, pilkkova entsyymi puuttuu - märehtijät voivat syödä heinää sillä niillä on ruoansulatuskanavassa cellulase entsyymejä tuottavia bakteereja

Kitiini --GlcNacβ1,4GlcNAc-- lineaarinen polymeeri - luonnon yleisimpiä sokerirakenteita - selkärangattomat - äyriäiset, simpukat, kovakuoriaiset, jne

Haaroittuvia polymeerejä

Glucosamineglucans, GAGs

Lipopolysakkaridi - LPS LPS rakenne Gram-negastiivisella bakteerilla (Salmonella)

Sokeri-peptidi sidokset 1

Sokeri-peptidi sidokset 2

Sokerien syntetisointi proteiinien päälle N-linkatut: GlcNAc 2 - Mannoosi 9 - kompleksi kiinni proteiiniin sitten otetaan pois 3-5 Man yksikköä ja haaroitetaan GlcNAc yms sokereilla -- N--

N-linkatun sokerin core-rakenne

N-linkatun sokeriketjun pidennys

N-linkatuilla sokereilla koristeltu glykoproteiini

N-linkatun sokeriketjun synteesi ER:ssä

Synteesi O-linkatut: GalNAc liitetään entsyymillä seriini tai threoniini aminohappoon sokeriketjua voidaan kasvattaa suorana ja/tai haaroittaa

Sokereita biologiassa Nukleiinihapot, proteiinit ja sokerit ovat biopolymeereja Sokereiden erityispiirre on niiden rakenteiden monimuotoisuus: DNA:n neljästä nukleotidistä voidaan järjestää 64:llä eri tavalla kolmen nukleotidin ketju Neljästä monosakkaridista voidaan saada yli 10.000 erilaista kolmikkoa

Sokeritutkimuksen ongelmat Yli 50% solujen pintaproteiineista on sokeroitu eli ne ovat glykoproteiineja Sokereita on ollut hyvin vaikea tutkia, 1990-luvulla tilanne alkoi nopeasti muuttua Kromatografialaitteet ovat kehittyneet nopeasti Ydinmagneettinen spektroskopia (NMR) sekä massaspektrometria ovat avanneet uusia mahdollisuuksia Ensimmäiset sokerirakenteiden synteesiin osallistuvat transferaasit kloonattiin jo 1980-l lopussa

Nuclear magnetic resonance (NMR)

Massaspektrometrometria 1 200 mm KCl 27 918 (33.904) TOF MS ES+ 245.8783 100 301 % 0 246.8911 247.8866 396.4399 392.4337 396.9442 463.1402 463.6413 791.7853 600.1174 513.2612 658.2913 579.0390 658.7628 724.5426 792.7969 914.2244 925.1840 925.2213 963.2394 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 m/z

Massaspektrometrometria 2

Glykoproteiinen tunnistus

Glykopeptidien analyysi N-432

ABO veriryhmä antigeenit ovat sokereita

Lektiinit Vicia cracca, (hiirenvirna) - 1948 HY:ssä löydettiin lektiinit - proteiineja, jotka tunnistavat ja sitovat vain tiettyä sokerirakennetta - ABO veriryhmä spesifit lektiinit 1990 nisäkäslektiinit eli selektiinit näillä keskeinen osuus solujen tarttumisessa toisiinsa

Lektiineja ja niiden tunnistamia sokereita

Mitä glykoproteiinit tekevät? Esim. Neisseria ja Helicobacter naamioituvat" isäntää muistuttaviin sokereihin ja välttävät täten immunopuolustuksen Bakteerit, virukset ja parasiitit voivat kiinnittyä sokereilla isäntänsä soluihin - Terminaalinen sialihappo toimii reseptorina useiden virusten hemagglutiniineille - Limakalvoilla tietty sokerirakenne toimii spesifisen virtsatietulehdusten aiheuttajan eli E. colin reseptorina

Influenza-virus tarttuu epiteeliin

Sokerit voivat modifioida proteiineja - suojaavat hajottavia entsyymejä vastaan - suojaavat vasta-aineita vastaan (virusproteiinit) - auttavat proteiinien endoplastic reticulumissa (ER) tapahtuvassa laskostumisessa - calnexin-calreticulin reitti tunnistaa ja tuhoaa väärin sokeroidut ja laskostetut proteiinit

Sokerit voivat modifioida proteiineja 2 - Sokerointi vaikuttaa monien hormonien ja sytokiinien aktiivisuuteen - HCG, N-linkatut sokerit tässä tärkeitä signaalin välitykselle soluun - EPO ja GM-CSF, N-linkattuja sokereita tarvitaan näiden sytokiinien tarttumiseen solun pinnan reseptoriin

Sokerit voivat modifioida proteiineja 3 Immunoglobuliinit eli vasta-aineet ovat sokeroituja - toimivat paremmin jos oikein sokeroituja

Fukoosi Oleellinen solujen välisissä interaktioissa Inflammaatioissa eli tulehduksissa infektioissa syöpäsolujen metastaasien muodostuksessa Myös osana ABO-veriryhmäantigeenien runkoa

Syöpäsolujen metastasointi Fukosyloidut sokerit ja selektiinit usein mukana metastaasien leviämisessä

Sokereiden synteesi Golgissa GDP-Fucose GMP+ Pi α1,3-fucosyltransferase Sialyl lactosamine Sialyl Lewis x SAα2,3Galβ1,4GlcNAc SAα2,3Galβ1,4(Fucα1,3)GlcNAc

Glykosyylitransferaasit Kloonattu jo >15 v. ajan Tänään jo n 200 ilmennettyä gt'tä Useita isoentsyymejä, jotka katalysoivat näennäisesti samaa reaktiota Ovat pääosin kiinni Golgin solumembraaneissa

Fukosyloitu glykaani sialyl Lewis x (slex) Neu5Acα2 3 Galβ1-4GlcNAc Fuc α1 3 SAα2,3Galβ1,4(Fucα1,3)GlcNAc

Valkosolujen kierto Normaalisti valkosolut kiertävät verenkierrossa suurella nopeudella Valkosolut pääsevät tulehtuneeseen kudokseen tunkeutumalla verisuonen endoteelin läpi (ekstravasaatio) Normaalisti vain imusolmukkeissa tulehduspesäkkeissä tätä voi tapahtua missä elimessä tahansa

Valkosolujen siirtyminen kudoksiin

Valkosolujen rullaus Dynaaminen tapahtuma Vrt lentokoneen laskeutuminen kiitoradalle solujen kiinnittyminen ja irtoaminen vaativat nopeaa kinetiikkaa Tähän pystyy sokerit-proteiinit vuorovaikutus (sulfo)slex -selektiinit

Selektiinit ja niiden ligandit L-selektiini valkosoluissa ligandit: CD34 ja MAdCAM-1 endoteelissa, mikäli ovat sulfo slex koristeltuja E- ja P-selektiini endoteelissa ligandit: PSGL-1 ja ESL-1, mikäli ovat slex koristeltuja

Endoteelin (sulfo) slex lisääntyy voimakkaasti elinsiirteen hyljinnän alkaessa Vasta-aineita: - 2F3/ HECA-452 tunnistaa slex rakenteen MECA-79 tunnistaa sulfatoidun rakenteen - Mitä enemmän sulfo slex sokereita endoteelissa on sitä vakavampi tulehdusreaktio

Sokerit tulehdustilanteissa Lymfosyyttien tunkeutuessa elinsiirteisiin hyljinnän alkaessa slex sokerirakenteet ilmestyvät verisuonen sisäpintaan ko. sokerirakenteet houkuttelevat L-selektiini positiiviset lymfosyytit verenkierrosta kudoksiin

Multivalenttien slex sokereiden teho 250 200 150 Linear t etra sln Linear tetrav. slex 100 Branched t et rav. sln 50 Branched t et rav. slex 0 0.1 1.0 10 [Oligosacchar ide] nm

Keuhkotulehduksia 2F3 HECA-452 MECA-79 6 4 * *** * *** ** *** 2 0 Co Ba Ards Cb Fa Gi Co Ba Ards Cb Fa Gi histological diagnosis Co Ba Ards Cb Fa Gi

Sokereita astmaatikon kehkojen verisuonten endoteelissä Astmapotilaan bronkusbiopsiassa on verisuonten endoteelissä sulfo slex sokeria normaali astma

Tulehduksen suuntanumerot (% of reactive vessels) Normal Inflammed 2F3/Heca452/Meca79 2F3/Heca452/Meca79 Skin 02-09-06 00-15-10 Heart 00-00-00 25-35-35 Lung 00-00-00 04-04-05 Colon 03-08-01 12-15-12 Thyr. 00-02-00 27-32-37 Toppila Set al. Am. J. Pathol. 1999, Am J. Respir. Cell Mol. Biol 2000, Kirveskari J et al. JASN 2000, Renkonen J et al Am. J. Pathol. 2002.

Valkosolut alkavat rullata tulehduspesäkkeen verisuonissa

Valkosolut tulehduspesäkkeessä 1

Valkosoluja tulehduspesäkkeessä 2 a b

Yhteenvetoa a = sokerit-lektiinit b = influenza virus tarttuu epiteelin glykoproteiineihin c = pertussis toksiini tarttuu glykolipideihin d = Helicobacter pylori voi tarttua moniin sokerirakenteisiin e = selektiinit välittää valkosolujen tarttumista

Systeemibiologiasta - Parhaillaan luodaan osaluetteloita - On päästy high- throughput reduktionismin aikakaudelle Tarvitaan keinoja, joilla komponettidataa kasataan kokonaisuudeksi Systeemibiologia pyrkii luomaan järjestystä ja ymmärrystä monimutkaisiin biologisiin malleihin