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Por qué la mitad de la proteína está saturada cuando [L] = Kd

Por qué la mitad de la proteína está saturada cuando [L] = Kd



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supongamos la siguiente reacción:

En equilibrio podemos calcular el KD (Constante de disociación) utilizando la siguiente fórmula:
KD = [P] [L] / [PL] o kD / ka
Luego podemos usar la ecuación de Hill para calcular la fracción de sitios de unión que están ocupados:
sitios de unión ocupados = [L] / [L] + KD

Cuando [L] euals KD, la mitad de los sitios de unión del ligando están ocupados (principios de bioquímica de Lehninger)

¿Por qué es esto cierto? ¿Esto significaría que en el equilibrio la mitad de los sitios de unión están ocupados?


Como dice la otra respuesta, es cierto para un modelo simplificado. El modelo que describe tiene solo un sitio de unión de ligando por proteína, lo que lo convierte en el modelo más simple que existe.

No significa que este sea el caso en equilibrio como usted preguntó. Esto es porque KD no es necesariamente igual a [L] en equilibrio. Con suerte, esta simple derivación ayudará:

Como dijiste, conocemos la fórmula de la constante de disociación: KD = [P] [L] / [PL]

Suponer [L] = KD. Si volvemos a introducir la ecuación anterior obtenemos: [L] = [P] [L] / [PL]

Haciendo algo de álgebra podemos derivar: [P] = [PL]

Por tanto, en equilibrio, cuando [L] = KD, la cantidad de proteína libre ([PAG]) y la cantidad de proteína unida al ligando ([PL]) son iguales. En otras palabras, la mitad de la proteína está unida al ligando, que es exactamente por lo que estabas preguntando.

Pero ahora supongamos que [L] = / = KD. La reacción todavía llegará al equilibrio, encontrando concentraciones de [PAG] y [PL] que satisfacen la ecuación KD = [P] [L] / [PL]. Sin embargo, estos valores no serán iguales. Más o menos de la mitad de la proteína se unirá al ligando.

Solo en el caso concreto de [L] = KD la mitad de la proteína se unirá al ligando cuando se alcance el equilibrio.


La ecuación de Hill en ese enlace utiliza la suposición simplificadora de que todos los ligandos se unen simultáneamente y que los sitios de unión son idénticos. La reacción es entonces P + nL = PL y Kd = ([P][L] ^ n) / [PL] Luego, reordenando obtienes la expresión en el enlace.

La ecuación "fracción ocupada sitios de unión = [L] / [L] + Kd" no es la ecuación de Hill. Se llama isoterma de unión. Puede ver que si Kd = [L] entonces la fracción de sitios de unión ocupados (llamémoslo theta) = 1/2. Por tanto, la mitad de los sitios de unión están ocupados.


Proteína & # x02013 ¿Cuál es la mejor?

La ingesta de proteínas que excede la cantidad diaria recomendada es ampliamente aceptada tanto para los atletas de resistencia como para los de potencia. Sin embargo, considerando la variedad de proteínas disponibles, se sabe mucho menos sobre los beneficios de consumir una proteína frente a otra. El propósito de este artículo es identificar y analizar factores clave para poder hacer recomendaciones responsables tanto a la población general como a la atlética. La evaluación de una proteína es fundamental para determinar su idoneidad en la dieta humana. Es importante reconocer y restringir o limitar en la dieta las proteínas que tienen un contenido y una digestibilidad inferiores. De manera similar, dicho conocimiento proporcionará la capacidad de identificar las proteínas que brindan el mayor beneficio y deben consumirse. Se discutirán las diversas técnicas utilizadas para clasificar las proteínas. Tradicionalmente, las fuentes de proteína dietética se consideran de origen animal o vegetal. Las fuentes animales proporcionan una fuente completa de proteínas (es decir, que contienen todos los aminoácidos esenciales), mientras que las fuentes vegetales generalmente carecen de uno o más de los aminoácidos esenciales. Las fuentes animales de proteína dietética, a pesar de proporcionar una proteína completa y numerosas vitaminas y minerales, tienen a algunos profesionales de la salud preocupados por la cantidad de grasas saturadas comunes en estos alimentos en comparación con las fuentes vegetales. El advenimiento de las técnicas de procesamiento ha cambiado parte de esta atención y ha encendido el mercado de suplementos deportivos con productos derivados como el suero, la caseína y la soja. Individualmente, estos productos varían en calidad y aplicabilidad a ciertas poblaciones. Se discuten los beneficios que poseen estas proteínas en particular. Además, también se revisa el impacto que tiene el consumo elevado de proteínas en los problemas de salud y seguridad (es decir, salud ósea, función renal).

Puntos clave

Se observan mayores necesidades de proteínas en poblaciones atléticas.

Las proteínas animales son una fuente importante de proteínas, sin embargo, existen posibles problemas de salud a partir de una dieta de proteínas consumidas principalmente de fuentes animales.

Con una combinación adecuada de fuentes, las proteínas vegetales pueden proporcionar beneficios similares a las proteínas de origen animal.

La suplementación con proteína de caseína puede proporcionar el mayor beneficio para los aumentos en la síntesis de proteínas durante un período prolongado.


La Asociación Estadounidense del Corazón recomienda apuntar a un patrón dietético que consiga del 5% al ​​6% de las calorías de grasas saturadas.

Por ejemplo, si necesita alrededor de 2000 calorías al día, no más de 120 de ellas deben provenir de grasas saturadas.

Eso & rsquos alrededor de 13 gramos de grasa saturada por día.

¿Qué son las grasas saturadas?

Desde un punto de vista químico, las grasas saturadas son simplemente moléculas de grasa que no tienen dobles enlaces entre las moléculas de carbono porque están saturadas con moléculas de hidrógeno. Las grasas saturadas suelen ser sólidas a temperatura ambiente.

¿Cómo afectan mi salud las grasas saturadas?

Reemplazar los alimentos con alto contenido de grasas saturadas por opciones más saludables puede reducir los niveles de colesterol en sangre y mejorar los perfiles de lípidos.

¿Qué alimentos contienen grasas saturadas?

Las grasas saturadas se encuentran naturalmente en muchos alimentos. La mayoría provienen principalmente de fuentes animales, incluidas la carne y los productos lácteos.

Ejemplos de alimentos con grasas saturadas son:

  • carne de res grasosa,
  • Cordero,
  • Cerdo,
  • aves de corral con piel,
  • grasa de res (sebo),
  • manteca de cerdo y crema,
  • manteca,
  • queso y
  • otros productos lácteos elaborados con leche entera o reducida en grasa (2 por ciento).

Además, muchos productos horneados y alimentos fritos pueden contener altos niveles de grasas saturadas. Algunos aceites de origen vegetal, como el aceite de palma, el aceite de palmiste y el aceite de coco, también contienen principalmente grasas saturadas, pero no contienen colesterol.

¿Cuáles son las alternativas para reemplazar las grasas saturadas en los alimentos que como?

Elija carnes magras y aves sin piel y prepárelas sin agregar grasas saturadas y trans grasa.

Debe reemplazar los alimentos con alto contenido de grasas saturadas por alimentos con alto contenido de grasas monoinsaturadas y / o poliinsaturadas. Esto significa comer alimentos elaborados con aceite vegetal líquido pero no con aceites tropicales. También significa comer pescado y frutos secos. También puede intentar reemplazar parte de la carne que come con frijoles o legumbres.

Hay mucha información contradictoria sobre las grasas saturadas. ¿Debería comerlos o no?

La Asociación Estadounidense del Corazón recomienda limitar las grasas saturadas y ndash que se encuentran en la mantequilla, el queso, la carne roja y otros alimentos de origen animal. Décadas de ciencia sólida han demostrado que puede aumentar el colesterol "ldquobad" y aumentar el riesgo de enfermedad cardíaca.

Lo más importante que debe recordar es el panorama dietético general. Las grasas saturadas son solo una pieza del rompecabezas. En general, no puede equivocarse comiendo más frutas, verduras, cereales integrales y menos calorías.

Cuando escuche sobre la última & ldquodiet of the day & rdquo o una teoría nueva o que suene extraña sobre la comida, considere la fuente. La Asociación Estadounidense del Corazón hace recomendaciones dietéticas solo después de considerar cuidadosamente la evidencia científica más reciente.

Escrito por el personal editorial de la American Heart Association y revisado por asesores de ciencia y medicina. Consulte nuestras políticas editoriales y nuestro personal.


La epigenética de las células madre pluripotentes

Stephanie L.Battle, R. David Hawkins, en Epigenética de células madre, 2020

Heterocromatina, H3K9me2 y H3K9me3

La H3K9me3 metiltransferasa Setdb1 es necesaria para la embriogénesis, ya que los embriones de ratones nulos mueren poco después de la implantación [134]. El factor de pluripotencia Oct4 forma complejos con la forma SUMOilada de Setdb1 / Eset para ayudar a mantener la pluripotencia en suero + Lif mESCs [135]. Setdb1 se une y reprime genes específicos de linaje y la mayoría de los genes impresos a través de H3K9me3 [136]. Cuando Setdb1 es KD en mESC, pierden su fenotipo pluripotente regulan a la baja OSN, Klf4, y Esrrb y comienza a expresar factores de diferenciación como Cdx2, que normalmente es reprimido por H3K9me3 en su promotor [135, 136]. Más de la mitad de Setdb1, los genes diana pierden H3K9me3 cuando Setdb1 es KD en mESCs y KD de Pou5f1 (Oct4) provoca la pérdida de la unión de Setdb1 en los genes del linaje de los trofoblastos Cdx2 y Tfap2a/Tcfap2a pero no el gen impreso H19 [136]. KD Setdb1 Las mESC se diferencian en células de trofectodermo más fácilmente que las de WT [135]. Cuando se inyecta en embriones de ratón, KD Setdb1 Los mESC se incorporan al trofectodermo de los blastocistos, debido a la regulación positiva de los genes del linaje de los trofoblastos como Cdx2 y Tfap2a [136] .

Otras metiltransferasas K9 también han demostrado ser esenciales para el desarrollo y la pluripotencia. La enzima G9a / EHMT2, una metiltransferasa K9 y K27, es necesaria para un desarrollo embrionario adecuado. Las mutaciones nulas de la enzima son letales para el embrión por

E9.5 [137]. La falta de G9a da como resultado una pérdida dramática de H3K9me2, excepto en las regiones heterocromáticas constitutivas, y un aumento de las modificaciones activas H3K9ac y H3K4me2 [137]. KD de las desmetilasas H3K9 Jmjd2b y Jmjd2c en suero + Lif mESCs causa pérdida del fenotipo de pluripotencia y regulación a la baja de genes de tallo como Nanog, Klf4, Tbx3, y Esrrb [138] .

Los métodos basados ​​en matrices y secuencias han proporcionado más detalles sobre las características de la heterocromatina. H3K9me2 puede formar dominios amplios en el genoma, de hasta 2,9 Mb de longitud, y cubrir & gt 20% del genoma en una célula diferenciada [139]. Muchas de estas regiones están flanqueadas por el aislante CTCF [139] para evitar la propagación de la heterocromatina. Sin embargo, en los ESC, que en general tienen cromatina compactada menos densa, solo

El 4% del genoma contiene H3K9me2, y los dominios son de tamaño mucho más pequeño en comparación con las células diferenciadas [139]. Wen y col. compararon los genes que se encuentran dentro de los bloques H3K9me2 en las células del cerebro y el hígado y encontraron que los genes marcados con H3K9me2 en un tipo de célula, pero no en el otro, se silenciaron cuando estaban marcados, pero tenían una expresión variable cuando no estaban marcados [139]. A partir de esto, concluyeron que H3K9me2 contribuye a la expresión génica específica del tipo celular. Curiosamente en este estudio, encontraron poca superposición de H3K9me2 con H3K9me3, que no mostró la estructura de dominio amplio como su contraparte dimetil [139]. Sin embargo, en células diferenciadas, H3K9me3 forma amplios dominios represivos, que pueden tener una estructura de megabase [116]. Algunos genes reguladores maestros de hESC también son reprimidos por H3K9me3 en células diferenciadas.

Como se mencionó anteriormente, las ESC ingenuas tienen una estructura de cromatina menos represiva, con menos regiones de su genoma marcadas por modificaciones de histonas represivas como H3K9me3. Cuando se comparan mESC 2iL sin tratamiento previo con mESCs de Lif + suero metaestable, se observa poca diferencia en el lugar donde se deposita H3K9me3 en el genoma [11]. Muchas de las mismas regiones están marcadas en mESCs ingenuas y metaestables, en su mayoría incluyendo regiones satélite y genes impresos [11]. Las ESC de ratón cultivadas en 2iL tienen H3K9me3 en las regiones metiladas del ADN, incluso en su genoma hipometilado [63]. Las regiones metiladas en 2iL también cubren muchos elementos IAP [63, 64]. Por tanto, existe un mecanismo dual de represión de estos elementos retrovirales mediante la metilación del ADN y la modificación de histonas.

A diferencia de H3K27me3, las regiones H3K9me3 identificadas en hESC cebadas no muestran los mismos niveles de metilación del ADN en ICM de preimplantación humana que en hESC cebadas. Las regiones H3K9me3 están hipometiladas en ICM humano (

25% de metilación del ADN), pero tienen niveles más altos de metilación en embriones postimplante y hESC cebadas (& gt 50%) [60]. Dado que las células embrionarias de preimplantación están hipometiladas en general, este hallazgo puede parecer coincidir con los datos anteriores. Sin embargo, también surge la pregunta: ¿las modificaciones de histonas dirigen la metilación del ADN en el epigenoma de preimplantación? Quizás, la investigación futura podrá separar la relación de causa y efecto entre las modificaciones de histonas y la metilación del ADN en el embrión en desarrollo.


RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados de una EMSA para medir la afinidad de la interacción entre GAL4-p53 y el ADN se muestran en la Fig. 1. El carril 1 del gel muestra la migración del ADN no unido y los carriles 2-11 muestran el cambio en la migración que se produjo después de titulando GAL4-p53 en las reacciones de unión. Aproximadamente, el 50% del ADN estaba en un complejo con GAL4-p53 en reacciones que contenían proteína 2 nM, lo que proporcionó una estimación de la KD para la interacción. Mostrado en las Figs. 2a y 2B son gráficos de los datos de la Fig. 1. Se cuantificó la señal fluorescente en cada banda unida y no unida, y se representó gráficamente la fracción de ADN unido en cada reacción frente a la concentración de GAL4-p53 (en nM). Los datos se ajustaron con una ecuación vinculante para obtener valores para el KD y fracción máxima ligada (Bmax) de 2,0 ± 0,8 nM y 1,05 ± 0,05, respectivamente. Los errores son el intervalo de confianza del 95% obtenido de la curva ajustada al R 2 es 0,978. En la figura 2a los datos se trazan con un lineal X-eje, y en la Fig.2B con un logarítmico el X-eje. En el último caso, la curva de unión se vuelve sigmoidea, lo que permite la concentración de GAL4-p53 a la que se une el 50% del ADN (p. Ej. KD) para ser visualizados más fácilmente.

GAL4-p53 se une al ADN con alta afinidad. (a) El gráfico muestra la fracción de ADN unido a medida que se tituló GAL4-p53. Los valores para el KD y Bmax obtenidos del ajuste de la curva son 2,0 ± 0,8 nM y 1,05 ± 0,05, respectivamente. (B) Los datos en el panel (a) se trazaron con un logarítmico X-eje.

Este experimento está diseñado de manera que el ADN debería unirse completamente a las concentraciones más altas de GAL4-p53 en la Tabla I. Sin embargo, por diversas razones experimentales, es posible que no se produzca la unión completa. Por ejemplo, si una preparación de proteína determinada es solo parcialmente activa, entonces pueden ser necesarias concentraciones significativamente más altas de la preparación de proteína para saturar el ADN. Tal resultado puede estimular discusiones útiles sobre la cuantificación de la actividad fraccionada de una preparación de proteína o predecir otras razones experimentales por las que la unión puede no haber sido completa. Es importante destacar que, incluso si el ADN no está completamente saturado, los estudiantes por lo general aún pueden detectar cambios en la fracción unida a medida que se varían las condiciones experimentales (es decir, usando plantillas mutantes o cambiando las concentraciones de sal), por lo tanto, aún hace que el experimento sea útil como un ensayo para monitorear. una interacción proteína / ADN.

Por último, el éxito de un estudiante en la realización de este experimento suele estar relacionado con su capacidad para ensamblar y manipular con precisión pequeños volúmenes de reacción. De manera similar, la calidad del ajuste de la curva (un buen R 2 independientemente del valor de la KD) depende en gran medida de las habilidades de pipeteo de un estudiante, que pueden variar bastante entre los estudiantes. Si es necesario, pruebas sencillas de pipeteo pueden ayudar a los estudiantes a practicar antes del experimento. Por ejemplo, pipetear agua en una microbalanza, o incluso agregar pequeños volúmenes de colorantes al agua, son ejercicios útiles. Además, en la Tabla II se enumeran consejos para ayudar a evitar errores experimentales comunes.

Mezcle bien después de cada adición dando golpecitos con el dedo o con un vórtice ligero y corto. El tampón B puede ser difícil de mezclar debido al glicerol.
Descongele el GAL4-p53 inmediatamente antes de agregarlo a las reacciones.
Asegúrese de que las reacciones estén en el fondo de los tubos, utilizando un centrifugado corto en una microcentrífuga si es necesario.
Limpie las placas de gel antes de usarlas con etanol o agua.
Al cuantificar la fluorescencia en geles, asegúrese de que las regiones utilizadas para la sustracción de fondo no contengan manchas dispersas de fluorescencia.
Si es necesario, practique pipeteando pequeños volúmenes de reacción.
Los tintes se pueden cargar en el gel nativo junto a las líneas de muestra para controlar visualmente el progreso de la electroforesis.
Mantenga cerradas las tapas de todos los tubos a menos que se agregue o retire un reactivo.
Si el ADN que ha estado congelado durante un largo período de tiempo no se desplaza bien, se recomienda un nuevo recocido y purificación.

C3. Análisis matemático de la vinculación cooperativa - Hill Plot

  • Contribuido por Henry Jakubowski
  • Profesor (Química) en College of St. Benedict / St. Universidad de San Juan

Anteriormente hemos demostrado que la unión de oxígeno a Mb, que puede describirse mediante el equilibrio,

M + L & lt = & gt ML, se puede describir matemáticamente por

Esta es la ecuación de una hipérbola. Recuerde que esta gráfica hiperbólica se puede transformar de varias formas, como se resume en los gráficos siguientes para Mb.

Figura: 4 formas de trazar gráficos de Mb y O2

¿Cómo surge la curva de unión sigmoidea para la Hb? Se pueden desarrollar al menos tres modelos (Hill, MWC y KNF) que den lugar a curvas de unión sigmoidea. Recuerde, las curvas sigmoideas implican una unión cooperativa de oxígeno a la Hb: a medida que el oxígeno se une, el siguiente oxígeno parece unirse con mayor afinidad (menor Kd).

Modelo de Hill: En este modelo, basamos nuestro análisis matemático en el hecho de que la estequiometría de la unión no es uno a uno, sino 4 a 1: Quizás una ecuación más útil para expresar el equilibrio sería M + 4L & lt = & gt ML4 . Para este equilibrio, podemos derivar una ecuación análoga a la ecuación 1 anterior. Esta ecuación es:
2) Y = L4 / [Kd + L4].

Para cualquier L y Kd dados, se puede calcular una Y correspondiente. Usando esta ecuación, la gráfica de Y vs L no es hiperbólica sino sigmoidal (vea el siguiente enlace a continuación). Por lo tanto, nos estamos acercando a modelar esos datos reales. Sin embargo, existe un problema. Esta curva sigmoidea no se ajusta muy bien a la curva de unión de oxígeno real para la Hb. Tal vez se pueda lograr un mejor ajuste alterando los exponentes en la ecuación 2. Una ecuación más general para la unión podría ser M + nL & lt = & gt MLn, que da la siguiente ecuación:

Si n se establece en 2.8, la curva teórica de Y vs L da el mejor ajuste, pero aún no perfecto, a los datos experimentales. Debe parecer arbitrario cambiar el exponente que parece reflejar la estequiometría de la unión. ¿Qué interpretación molecular podría dar a 2.8 Considere otro significado del equilibrio descrito anteriormente:
M + 4L & lt = & gt ML4. Una interpretación de esto es que los 4 oxígenos se unen a la vez a la Hb. O, alternativamente, el primero se une con cierta afinidad baja, lo que a través de cambios conformacionales asociados cambia los 3 sitios restantes a sitios de muy alta afinidad que se unen inmediatamente al oxígeno si la concentración de oxígeno es lo suficientemente alta. Este modelo implica lo que se describe como unión infinitamente cooperativa de oxígeno.

(Observe que esta ecuación se convierte en: Y = L / [Kd + L], cuando n = 1 (como en el caso de la mioglobina, y en cualquier expresión de equilibrio de la forma: M + L & lt == & gt ML. Recuerde las gráficas de ML vs L o Y vs L da hipérbolas, con Kd = L en Y = 0.5.)

¿Kd = L en Y = 0.5? La concentración de oxígeno a la que Y = 0,5 se define como P50. Podemos sustituir este valor en la ecuación 3 que da una definición operativa de Kd en términos de P50.
Y = 0.5 = P50n / [Kd + P50n] - multiplicar ambos lados por 2
1 = 2P50n / [Kd + P50n]
Kd + P50n = 2P50n
4) Kd = P50n
Tenga en cuenta que para la ecuación 3, Kd no es la concentración de ligando a la mitad de la saturación como vimos en el caso de las curvas de unión hiperbólicas.

Wolfram Mathematica CDF Player - Modelo Hill (se requiere un complemento gratuito)

Ahora considere otro modelo:

M + L & lt = & gt ML + L & lt = & gt ML2 + L & lt = & gt ML3 + L & lt = & gt ML4 donde la unión de cada oxígeno a la Hb ligada no ligada o en aumento tiene la misma Kd. Es decir, la afinidad de cada sitio de unión por el oxígeno no aumenta a medida que se unen más sitios al oxígeno. En este modelo, n en la ecuación 3 es 1 y la gráfica resultante es completamente hiperbólica. El hecho de que los datos experimentales se ajusten al equilibrio M + 2.8L & lt = & gt ML2.8 implica que la unión es cooperativa pero no infinitamente cooperativa. Los gráficos de Y vs L que muestran estos tres casos (n = 1, 2.8 y 4) se muestran a continuación:

Figura: Gráficos de Y vs L para Hb con diferentes grados de cooperatividad: n = 1, 2. 8 y 4

La ecuación general 3), Y = Ln / [Kd + Ln] se puede reorganizar como se muestra a continuación:

1 - Y = [Kd + Ln] / [Kd + Ln] - Ln / [Kd + Ln] =

donde 1 - Y es la fracción no ligada. Resolver para Y / [1-Y] mediante el uso de las ecuaciones 3 y 5 da:

Tomando el registro de ambos lados da:

7) log (Y / 1-Y) = nlog L - log Kd

Una gráfica de log (Y / 1-Y) vs log L se denomina gráfica de Hill, donde n es el coeficiente de Hill. Esta ecuación tiene la forma:
y = mx + b que es una línea recta con pendiente ny intersección y de - log Kd. Cuando n = 1, como sería con Mb o Hb cuando el oxígeno se une a cada sitio con la misma afinidad, independientemente del número de otros oxígenos unidos a otros sitios, la gráfica de Hill es lineal con una pendiente de 1. Resolviendo para la x intersección (cuando la variable del eje y es 0) en las ecuaciones 7 da:

8) 0 = nlog L -log Kd, o nlogL = log Kd, o log L = (logKd) / n.

La intersección con X es cuando el valor de la variable dependiente & quoty & quot es 0. Esto ocurre cuando Y / (1-Y) = 1, lo cual ocurre en la mitad de la saturación fraccional. (Recuerde log 1 = log 100 = 0)

Sustituyendo la ecuación 4 (Kd = P50n) en (7) y (8) se obtiene
(9) log (Y / 1-Y) = nlog L - n log P50 - la ecuación de Hill con P50 en lugar de Kd,
(10) 0 = nlog L -nlog P50, o nlogL = nlog P50, o log L = logP50.

Incluso cuando n no es igual a 1, la gráfica de Hill es lineal, ya que tiene la forma y = mx + b. Si n = 2.8 o 4, la gráfica es lineal, pero tiene una pendiente de 2.8 y 4, respectivamente. Esto se puede ver en el gráfico a continuación, que muestra gráficos HIll con n = 1, 2.8 y 4.

Figura: Gráfico de colina para Mb (n = 1)

Sin embargo, la afinidad del dixoygen por la Hb cambia, por lo que debe haber más de un Kd efectivo. Por lo tanto, la gráfica de Hill real de Hb, log (Y / 1-Y) frente a log L, no puede ser lineal en todos los rangos de dioxígeno. Un gráfico lineal, como el de Mb, cruza el eje x en un punto, con un valor de (logKd) / n = logKd ya que n = 1. En contraste con Hb, dado que el Kd parece cambiar con la concentración de L, puede haber no ser solo 1 valor de Kd, dado por la intersección con x. El gráfico de Hill de los datos de unión de Hb reales es curvilíneo y cruza el eje x solo una vez. Sin embargo, los extremos de la curva (con dioxígeno bajo y alto) se aproximan a líneas rectas con pendientes de 1 (es decir, n = 1). Si se extrapolan a través del eje x, estas líneas darían la Kd para la unión del primer y último dioxígenos, que se unen de manera no cooperativa. Los valores de LogL cerca de la región de la curva que cruza el eje x se aproximan a una línea recta con una pendiente de 2.8. Esto implica que existe una cooperatividad máxima en el medio de la curva de unión. Los gráficos muestran que la Kd para la primera unión de oxígeno es mucho más alta que la Kd para la última unión de oxígeno. Por lo tanto, Hill Plots respalda nuestras ideas de que la cooperatividad es causada por cambios conformacionales en la Hb que ocurren en la unión del oxígeno, de modo que a medida que se une progresivamente más oxígeno, aumenta la afinidad por los sitios restantes.

Figura: Gráficos de Hill para Hb Mostrando líneas rectas para n = 2.8 y para n = 1 que modelan los sitios de baja y alta afinidad.


9.2 ¿Puede la p53 actuar como biomarcador en el tratamiento y el tratamiento del cáncer?

Un biomarcador de cáncer debe desempeñar un papel clave en la orientación de la práctica clínica. Puede utilizarse como marcador para el diagnóstico precoz o como marcador pronóstico de supervivencia. Como p53 se expresa a niveles bajos en células normales en individuos sanos, la tolerancia del sistema inmunológico a p53 de tipo salvaje es baja. Sin embargo, las células cancerosas suelen contener formas mutantes de p53. Un efecto importante de la mutación de p53 es a menudo la producción de una proteína mutante de p53 más estable con una mayor expresión concomitante. En consecuencia, la p53 mutante es considerada un antígeno "extraño" por el sistema inmunológico y desencadena una respuesta inmunitaria que da como resultado la producción de anticuerpos auto-anti-p53. Por lo tanto, la detección de p53 mutante en el ADN del paciente, o anticuerpos auto-anti-p53 en el suero del paciente, podría usarse para el diagnóstico temprano de varios tipos de tumores en los que la mutación de p53 ocurre en una etapa temprana del desarrollo del tumor.

Quizás lo más importante es que las mutaciones de p53 pueden tener un valor predictivo para el tratamiento del cáncer, como la radioterapia y la mayoría de las quimioterapias, que dañan el ADN e inducen apoptosis o senescencia mediadas por p53. Dado que las mutaciones en p53 a menudo afectan su capacidad para inducir apoptosis en respuesta al daño del ADN, lo que resulta en resistencia celular a la terapia contra el cáncer, la detección de la mutación p53 tendría un valor predictivo para la terapia contra el cáncer; sin embargo, sigue habiendo desafíos para traducir este conocimiento en un entorno clínico. .

9.2.1 Estado de la mutación de p53 y manejo del cáncer

p53 es uno de los genes mutados con más frecuencia en el cáncer humano y está mutado en las primeras etapas de los cánceres de pulmón, piel, cabeza y cuello y esófago. ¿Se puede utilizar esta información para el diagnóstico temprano del cáncer? Para abordar esta pregunta, debemos revisar el espectro de mutaciones de p53 en el cáncer humano. De las 25.000 mutaciones registradas en la base de datos de mutaciones de p53, alrededor del 30% de ellas caen en seis codones de hotspot (175, 245, 248, 249, 273 y 282). Basándose en la estructura cocristalina de p53 / ADN, los mutantes de p53 se pueden clasificar en dos grupos principales: mutantes defectuosos en el contacto del ADN y mutantes con conformaciones alteradas. De los seis puntos calientes de mutación, los aminoácidos 248 y 273 entran en contacto con el ADN, mientras que los aminoácidos 175, 245, 249 y 282 participan en el mantenimiento de la integridad estructural de la superficie de unión al ADN. Por tanto, todas estas mutaciones dan como resultado la pérdida de la función supresora de tumores de p53.

Aparte de los puntos críticos descritos anteriormente, la frecuencia de mutación de otros codones p53 varía drásticamente. Algunos son más comunes en ciertos tipos de cáncer y corresponden a huellas dactilares carcinógenas. Un ejemplo es el carcinoma de células escamosas (SCC) de la piel, donde los codones 177, 178, 179, 196 y 278 se han identificado como puntos calientes de mutación. Como la mayoría de los casos de SCC son inducidos por una exposición excesiva a la radiación UV, las mutaciones en los codones 177, 196 y 278 podrían seleccionarse porque la reparación en estos codones ocurre más lentamente que en otros codones. De manera similar, está bien establecido que la selección preferencial de una mutación de p53 en el codón 249 en el carcinoma hepatocelular (HCC) está estrechamente relacionada con la exposición a una dosis alta del carcinógeno aflatoxina B1. Fumar también da como resultado mutaciones distintivas de p53. Los metabolitos de las fitohemaglutininas (PHA), los carcinógenos derivados del tabaco, causan mutaciones de p53 en los codones 156 y 157, así como en los codones 245, 248 y 273. Los últimos tres puntos críticos también están mutados con frecuencia en tumores de mama, colon y colon no ligados al tabaco. y cerebro. Por lo tanto, en teoría, uno debería poder usar la firma de mutación de p53 junto con el historial de tabaquismo, exposición a rayos UV o niveles de aflatoxinas de un individuo para proporcionar un diagnóstico temprano de cáncer en el pulmón, la piel o el hígado (http: / /p53.free.fr http://www-p53.iarc.fr). 17 Lamentablemente, este enfoque aún no se utiliza en la práctica habitual, principalmente debido a limitaciones técnicas, como la detección deficiente (menos del 5% de los casos) de p53 mutante en el material obtenido de la orina, las heces o el lavado bronquial de un paciente. 19 Sin embargo, con la tasa actual de mejora en la tecnología de secuenciación, la detección de p53 mutante en tales muestras debería ser más fácil y más eficiente en un futuro próximo. El problema más desafiante al que nos enfrentamos será predecir con precisión el efecto de mutaciones definidas sobre la actividad supresora de tumores de p53.

Se han realizado más de 100 estudios con el objetivo de determinar el valor pronóstico y predictivo de las mutaciones de p53. Una de las razones subyacentes del trabajo extenso en esta área es que no todas las mutaciones de p53 son inactivadoras. El porcentaje excepcionalmente alto de mutaciones de sentido erróneo en p53 sostiene firmemente que las mutaciones de p53 a menudo conducen a una ganancia de función, como la resistencia a los fármacos conferida por mutaciones de sentido erróneo de p53 pero no por mutaciones nulas de p53. La mutación de p53 en el codón 175 de una arginina a una histidina confiere resistencia a agentes quimioterapéuticos como cisplatino y etopósido. 18,20 De acuerdo con esta observación, los pacientes con p53 mutado tienden a responder peor a la terapia del cáncer. Por lo tanto, la p53 mutante a menudo se asocia con un mal pronóstico para los cánceres de mama (23/27 cohortes), vejiga (6/8 cohortes), cabeza y cuello (8/9 cohortes) y los de origen hematológico (14/14 cohortes) (http://p53.free.fr http://www-p53.iarc.fr). Sin embargo, el estado de la mutación de p53 no siempre predice un mal pronóstico. En varios estudios de cáncer de colon, pulmón y esófago, el panorama es contradictorio. Aquí, el estado de la mutación de p53 se asocia con un mal pronóstico en algunas cohortes (13/19, 8/18, 3/5, respectivamente) pero no en otras, como una cohorte esofágica en la que las mutaciones de p53 se asociaron con un buen pronóstico. Este tipo de asociación positiva también se ha observado en varios otros tipos de tumores, como los de ovario, páncreas y cerebro. Además, el valor pronóstico del estado de la mutación de p53 en estudios de cohortes de tumores cerebrales no ha sido concluyente y se han informado todas las combinaciones posibles 1/8 cohortes presentaban mutaciones de p53 vinculadas a un pronóstico desfavorable 2/8 cohortes mostraban mutaciones de p53 vinculadas a un buen pronóstico y 5/8 cohortes no mostraron asociación entre las mutaciones de p53 y el pronóstico (http://p53.free.fr http://www-p53.iarc.fr). 21,22

Aunque el estado de mutación de p53 no se asocia de manera uniforme con el pronóstico, 65 de 93 cohortes de tumores que constan de 16 tipos de tumores diferentes mostraron una estrecha asociación entre p53 mutante y un pronóstico precario, lo que aboga fuertemente por la importancia del estado de mutación de p53 en el tratamiento del cáncer. 22 Por lo tanto, la pregunta que quizás deba abordarse es por qué, en algunos tipos de tumores, el estado de la mutación de p53 no está relacionado con un mal pronóstico. La complejidad de la regulación de p53 y las funciones biológicas de un mutante de p53 definido en diferentes tipos de tumores se asemejan a un código de barras complejo. 3 Los verdaderos valores pronósticos y predictivos de mutaciones de p53 individuales solo se evaluarán con precisión una vez que podamos descifrar los códigos de barras reguladores de p53 de tipo salvaje y mutante.

9.2.2 Implicaciones clínicas del análisis serológico de anticuerpos auto-anti-p53

Uno de los métodos más atractivos para el diagnóstico precoz es el análisis serológico. Una característica única de la mutación p53 es su estrecha asociación con un aumento en la estabilidad de la proteína p53, lo que da como resultado la generación de una respuesta humoral anti-p53. en vivo. De hecho, fue esta propiedad la que llevó al grupo del Dr. Old a utilizar el anticuerpo auto-anti-p53 producido en ratones con bloqueo de tumores para identificar el p53 mutante como un antígeno tumoral. 23 Estudios posteriores mostraron que los anticuerpos auto-anti-p53 a menudo pueden detectarse en el suero de pacientes con tumores que expresan p53 mutante, mientras que los niveles de anticuerpos anti-p53 circulantes permanecen muy bajos en individuos normales. 24 Según los datos publicados, se estima que alrededor del 30-40% de los pacientes que tienen tumores que expresan p53 mutante producen anticuerpos anti-p53. La mayoría de los pacientes productores de anticuerpos anti-p53 tienen una mutación que altera el nivel de expresión de p53. Los epítopos de anticuerpos están ubicados predominantemente en los extremos N y C de p53 y no están ligados a sitios de mutación de p53. Los anticuerpos auto-anti-p53 se producen a través de la autoinmunización en respuesta a un en vivo aumento de la expresión de p53 en las células tumorales, porque el nivel de p53 en individuos sanos es insuficiente para provocar una respuesta humoral. Esta característica hace que el desarrollo de un ensayo de anticuerpos p53 sea atractivo, ya que también detectaría niveles elevados de p53 de tipo salvaje como resultado de defectos en las vías reguladoras de p53. However, while the specificity of the existing serological assay is very high, with around 90% of patients with detectable auto-anti-p53 antibodies having mutant p53-expressing tumors, it is not yet suitable for clinical practice as the sensitivity of the assay is too low. 19

Auto-anti-p53 antibody production has also been associated with poor prognosis in breast 25 and oral cancers. 26,27 Studies of lung, 28–30 ovarian, 31 colon, 32–34 and esophageal 32,35 cancer patients have also shown that a reduction in p53 antibody production is closely linked to a patient’s response to treatment. These data suggest that serological analysis of auto-p53 antibody levels may have a future in guiding clinical practice and could in theory serve as a prognostic and predictive tool in cancer management. However, several features have prevented this assay from entering clinical practice. For instance, circulating auto-anti-p53 antibodies are not always associated with poor survival. In one study, auto-anti-p53 antibody levels increased relative to stomach tumor size, 36 whereas in another study p53 antibodies were associated with good survival of gastric carcinoma patients. 37 In ovarian 38 and colon 39 cancers, auto-anti-p53 antibody is not linked to prognosis. The lack of a reliable and sensitive means to detect auto-anti-p53 antibodies is perhaps one of the biggest obstacles in this area of research. As a result, the percentage of patients with detectable auto-anti-p53 antibodies varies dramatically between studies. Even in patients with the same cancer type, levels vary widely, ranging from just over 16% 32 to over 47% 34 in colon cancers. Nonetheless, the clinical potential of this serological test remains high, largely due to its ability to specifically detect patients harboring mutant p53-expressing tumors. Furthermore, many studies have shown a very tight link between auto-anti-p53 antibody detection and high level p53 expression. A significant improvement in auto-anti-p53 antibody detection and a better understanding of the factors that affect auto-anti-p53 antibody production are needed desperately if this assay is to be used in clinical practice.


Insulin Resistance and the Metabolic Syndrome

Edward (Lev) Linkner MD, ABHM , in Integrative Medicine (Second Edition) , 2007

High-Protein Diet

A high-protein diet (not to be interpreted as the Atkins Diet ) is recommended. The rationale is that proteins are more slowly absorbed and may contain soluble fiber, which slows down the absorption of glucose from the gut, thus reducing the insulin response. Also, high-quality proteins are needed to manufacture amino acids and body tissue. Non-animal sources of protein, such as nuts, legumes, and soy, are preferable. Soy protein contains the isoflavones genistein and daidzein, which influence beta-signaling pathways and help glucose transport. Soy foods also contain omega-3 fatty acids. Lastly, proteins stimulate the production of glucagon, which opposes insulin and promotes burning of stored fats and glycogen. Jeff Bland, PhD, 18 founder of the Institute for Functional Medicine, states, “It is not just the ratios of carbohydrate, protein, and fat one consumes that determine insulin response. It is the combination of the ratio with the total amount of carbohydrate and the type of carbohydrate, protein and fat consumed.”


INTRODUCCIÓN

The nuclear envelope (NE) is a shared and essential feature of the endomembrane systems in all eukaryotes. It has long been appreciated that the NE is a defining structure for cellular organization as it is responsible for the separation of nucleoplasm from cytoplasm (Figure 1A) and the respective biological processes including transcription and translation that are operative therein. However, the NE is anything but a simple barrier. Instead, the inner nuclear membrane (INM) is endowed with a specialized proteome that is dedicated to a plethora of critical cellular functions (Korfali et al., 2012 Garapati and Mishra, 2018 Gerace and Tapia, 2018). These include the sensation and buffering of mechanical forces (Burke, 2018 Kirby and Lammerding, 2018), genome organization and regulation (Buchwalter et al., 2019a), and lipid metabolism (Bahmanyar et al., 2014 Bahmanyar, 2015 Barbosa et al., 2015, 2019 Haider et al., 2018 Romanauska and Kohler, 2018). From a toplogical perspective, the NE is a physical extension of the ER that encases chromatin via inner and outer nuclear membranes (INM/ONM) that have distinct protein compositions and are linked at sites of fusion where nuclear pore complexes (NPCs) reside (Ungricht and Kutay, 2017) (Figure 1A).

FIGURE 1: Features of the nuclear envelope and ER and regulation of and functions for lipid asymmetry at the inner nuclear membrane (INM). (A) Schematic of the continuous NE and ER membranes. The inner nuclear membrane (INM) facing the nucleoplasm and outer nuclear membrane (ONM) physically linked to the ER at NE-ER junctions are separated by a lumen designated perinuclear space (PNS). A nuclear pore complex (NPC) is located at a fusion point between the INM/ONM to generate the pore membrane. Highlighted in different shades of red are proteins that may regulate lipid trafficking between the NE and ER as well as enzymes and proteins that are regulated by or sense bilayer lipid composition (PKC and Nup133), or that regulate de novo lipid synthesis (CTDNEP1/lipin and CCTα). The curvature of the membrane bilayers may also play a role in restricting diffusion of lipid species past NE-ER junctions (negative curvature) or the pore membrane (positive curvature). Schematic of a membrane fusion reaction (middle) highlights membrane bending at each intermediate step. (B) The de novo glycerolipid synthesis pathway. Mol% for lipid species specific to ER/NE membranes is shown (van Meer et al., 2008).

Given the diverse functionality of the NE, it is not surprising that a steadily growing and diverse list of human pathologies are caused by mutations in NE or INM-associated nuclear lamina proteins. These pathologies include movement disorders and myopathies (Dauer and Worman, 2009 Meinke and Schirmer, 2016), cases of severely reduced life span and progeria (Kubben and Misteli, 2017 Fichtman et al., 2019), embryonic lethality (Turner and Schlieker, 2016), and lipodystrophies (Shackleton et al., 2000). Disruption of NE stability is also common in cancer cells causing DNA damage, cancer-relevant chromosomal rearrangements, and the intiation of proinflammatory pathways (Lim et al., 2016 Umbreit and Pellman, 2017 Hatch, 2018).

Studies tackling NE pathologies, together with investigations centered on NE proteins in model organisms or tissue culture systems, revised the view of the NE to a dynamic membrane system that undergoes significant membrane remodeling even outside of open mitosis. This raises the question of what mechanisms are put to work to maintain or reestablish the NE permeabilty barrier, especially when NE integrity is perturbed. ESCRT (endosomal sorting complexes required for transport)-dependent processes are involved in the sealing of NE holes and have recently been discussed elsewhere (Campsteijn et al., 2016 Webster and Lusk, 2016 Gatta and Carlton, 2019 Vietri et al., 2020). We will discuss findings that connect lipid regulation and de novo lipid synthesis (see Figure 1B and more details below) to NE sealing (Kinugasa et al., 2019 Lee et al., 2020 Penfield et al., 2020). Another emerging principle underlying NE dynamics pertains to the sculpting of its proteome by quality control mechanisms. These serve to degrade unwanted or misfolded proteins to maintain INM identity and safeguard protein homeostasis (Smoyer and Jaspersen, 2019). Being situated close to the nuclear transcriptional machinery, proteolytic mechanisms at the INM would also be ideally positioned to relay a perceived physiological demand to a transcriptional output, for example in the context of lipid homeostasis.

Finally, the best established facet of NE dynamics is the phenomenon of nuclear transport. NPCs traverse the NE and create a selective passageway through the INM and ONM and the enclosed perinuclear space (PNS) (Figure 1A). Regulated transport relies on nuclear transport receptors that enable cargo to passage through a meshwork of phenylalanine–glycine repeat nucleoporins (FG-nups) that establish a permeablity barrier between cytosolic and nuclear compartments. However, it is not known how NPC assembly is coordinated. In the following, we argue that the selective permeability barrier function relies on the fidelity and timing of membrane fusion between the INM and ONM during nuclear pore biogenesis, because an uncoordinated process could create a NE breach (Ungricht and Kutay, 2017).

In this Perspective, we discuss mechanisms critical for maintaining the identity and genome barrier function of the NE, with a focus on emerging roles of lipid metabolism and regulation of NPC biogenesis. Connected to these processes is the discovery of proteolytic systems that survey the NE proteome and may additionally play roles in the sharpening of compartmental identity and regulation of activities involved in lipid metabolism.


How to Reverse Stage 3 Kidney Disease Using a Plant-Based Diet

Diagnosed with type 1 diabetes in 2007 and stage 3 kidney disease 10 years later, Sanna was told by her doctors that there was nothing she could do to improve her kidney health. Kidney specialists told her that living with stage 3 kidney disease would eventually require dialysis and a kidney transplant.

Imagine you were diagnosed with a serious health condition and told that there was nothing you could do reverse or even slow down the progression of the illness. How would you feel?

Sanna refused to accept such a grim future. She believed that there was something she could do to improve her kidney health, so she began searching online for answers.

Eventually she found the Mastering Diabetes Program and joined the coaching program in January of 2018. At this point, she was living with stage 3 kidney disease, evidenced by a decreased glomerular filtration rate (GFR), an increased albumin/creatinine ratio, elevated urine protein, and high blood pressure.

At that time, Sanna also experienced a fasting glucose of 126 mg/dL, a total cholesterol of 267 mg/dL, and elevated triglycerides of 106 mg/dL. She had eaten a low-carbohydrate diet for the past six years, believing that was the healthiest choice for her body.

Sanna’s dietician had recommended eating a low-carbohydrate diet because of her diagnosis with type 1 diabetes, so she ate approximately 25 grams of carbohydrate per day. Each meal consisted of foods like eggs, dairy, beef, chicken, and fish, combined with either non-starchy vegetables or berries.

Although her low-carbohydrate diet didn’t contain processed foods, added sugars, or refined flour, her blood glucose was difficult to control and her kidneys had become progressively more inflamed over time.

Evidence-based research shows that a low-carbohydrate diet tends to be high in dietary components that are known to be nephrotoxic , including saturated fat, choline, and carnitine, while also being low in components that are necessary for healthy kidney function, such as vitamin c, polyphenols, and antioxidants.

Foods high in choline and/or carnitine, such as eggs, fish, meat, and poultry, cause the bacteria in your gastrointestinal tract to produce a metabolic byproduct called trimethylamine-N-oxide (TMAO).

TMAO is a dangerous metabolite that has long been implicated in the development of atherosclerosis, and more current research now shows that it plays a leading role in the development of chronic kidney disease and renal failure (1).

Research also demonstrates that high circulating levels of HDL and LDL cholesterol – which tend to result from eating a diet high in animal protein, saturated fat, and cholesterol – leads to chronic inflammation in your kidneys, which causes glomerulosclerosis, a form of kidney atherosclerosis (2).

As expected, cholesterol-lowering therapies (either through medications or lifestyle changes) have been demonstrated to improve renal function.

The best way to lower your cholesterol and improve renal function as well as overall health is to minimize or eliminate animal protein and animal fat, and consume a high-fiber, low-fat, plant-based, whole-food diet.

Unfortunately, dietary guidelines provided by the National Kidney Foundation currently emphasize the importance of eating red meat, pork, poultry, seafood, fish, and eggs in addition to vegetables and grains in order to get obtain “the right amount of protein to help your kidneys.”

The guidelines further state: “Some people may be told to eat more calories. They may need to eat extra sweets like sugar, jam, jelly, hard candy, honey, and syrup. Other good sources of calories come from fats such as soft (tub) margarine and oils like canola or olive oil.”

​The guidelines also provide confusing information to patients, including that they should get enough (but not too much) sodium, potassium, calcium, and phosphorus. Exactly how much is enough, but not too much? That’s anyone’s guess!

Sanna decided to eat a low-fat, plant-based, whole-food diet to reverse stage 3 kidney disease. After only 6 months of diligently following this lifestyle, her kidney function improved so much that her nephrologist told her to not come back!

“I was told in February [by my doctor] that this is not curable. I would end up on dialysis and need a kidney transplant. The kidney doctor was absolutely amazed about these numbers. Actually, I'm now in remission so I don't have to see her anymore except for diabetes check-ups twice a year.”

Take a look at Sanna’s bloodwork between January and September of 2018 below:

Albumin/Creatinine Ratio

24-hour urine protein

Fasting glucose

Cholesterol

Triglycerides

Blood pressure

Carbohidratos

We applaud Sanna’s bravery and her ability to keep seeking nutritional excellence, even after being told that it was impossible to reverse stage 3 kidney disease.

Needless to say, her doctors were astonished by her recovery, and we are extremely proud of her progress.

Referencias

1. Tang W.H. Wilson, Wang Zeneng, Kennedy David J., Wu Yuping, Buffa Jennifer A., Agatisa-Boyle Brendan, et al. Gut Microbiota-Dependent Trimethylamine N-Oxide (TMAO) Pathway Contributes to Both Development of Renal Insufficiency and Mortality Risk in Chronic Kidney Disease. Circulation Research. 2015 Jan 30116(3):448–55.

2. Gyebi L, Soltani Z, Reisin E. Lipid Nephrotoxicity: New Concept for an Old Disease. Curr Hypertens Rep. 2012 Apr 114(2):177–81.

3. Gardner CD, Coulston A, Chatterjee L, Rigby A, Spiller G, Farquhar JW. The effect of a plant-based diet on plasma lipids in hypercholesterolemic adults: a randomized trial. Ann Intern Med. 2005 May 3142(9):725–33.

4. Chainani-Wu N, Weidner G, Purnell DM, Frenda S, Merritt-Worden T, Pischke C, et al. Changes in emerging cardiac biomarkers after an intensive lifestyle intervention. Am J Cardiol. 2011 Aug 15108(4):498–507.


Ver el vídeo: Tipos de Proteínas, en suplementos alimenticios. perspectiva médica #Proteina (Agosto 2022).