Основной белок маточного молочка - Major royal jelly protein

Основной белок маточного молочка
Структура MRJP1.png
Олигомер MRJP1, демонстрирующий H-подобную комплексную структуру, которая содержит четыре молекулы MRJP1 (зеленый или голубой), четыре аписимина (желтый или пшеничный) и восемь молекул 24-метиленхолестерина (синие, пурпурные, оранжевые или липкие палочки)
Идентификаторы
ОрганизмApis mellifera (медоносная пчела)
СимволMrjp1
Entrez406090
RefSeq (мРНК)NM_001011579.1
RefSeq (Prot)NP_001011579.1
UniProtO18330
Прочие данные
ХромосомаLG11: 2.57 - 2.57 Мб

Основные белки маточного молочка (MRJP) являются семьей белки секретируются медоносной пчелой. Семейство состоит из девяти белков, из которых MRJP1 (также называемый рояльактин), MRJP2, MRJP3, MRJP4 и MRJP5 присутствуют в маточное молочко секретно рабочие пчелы. MRJP1 - самый распространенный и самый крупный по объему. Пять белков составляют 82-90% от общего количества белков маточного молочка.[1][2] Маточное молочко - это богатая питательными веществами смесь витаминов, сахаров, жиров, белков и ферментов. Используется для кормления личинок.[1] Маточное молочко использовалось в традиционная медицина с древних времен, и показано, что MRJP являются основными лекарственными компонентами. Они есть синтезированный семейством из девяти генов (mrjp гены), которые, в свою очередь, являются членами желтый семейство генов, например, у плодовой мухи (Дрозофила ) и бактерии. Считается, что они участвуют в дифференцированном развитии личинок королевы и рабочих личинок, таким образом устанавливая разделение труда в пчелиной семье.[1]

Открытие

Химические исследования маточного молочка начались в 1960-х годах.[3] Йозеф Ханес и Йозеф Шимут из Словацкой академии наук были первыми, кто идентифицировал основной белок маточного молочка из гипофарингеальные железы. В 1992 году они выделили белок как комплекс из двух молекул.[4]

MRJP1 в виде отдельной молекулы (мономера) был впервые выделен Масаки Камакура и его командой в Университет префектуры Тояма в 2001 году. Он обнаружил два белка в качестве потенциальных маркеров свежести белка маточного молочка и назвал их белками маточного молочка (RJP-1 и RJP-2). RJP-1 представляет собой мономер массой 57 кДа, который является субъединицей более крупного комплекса (олигомера).[5] В 2011 году Камакура заявил, что RJP-1 является основным белком, контролирующим развитие личинок, что отличает матку от рабочих. Он дал новое название рояльактину.[6] Это требование было оспорено.[7]

В 1994 году группа Ханеса и Шимута идентифицировала гены, названные pRJP57–1 и pRJP57–2 из головы пчелы и обнаружили, что эти гены продуцируют белок, аналогичный первому MRJP.[8] К 1999 году несколько независимых ученых подтвердили существование пяти MRJP.[3] Консорциум по секвенированию генома медоносной пчелы сообщил в 2006 году, что существует девять генов для девяти MRJP.[9]

Структура

A. Детальное взаимодействие MRJP1 и аписимина в димере MRJP1; симметричные межмолекулярные C-концевые и N-концевые взаимодействия и межмолекулярные C-концевые антипараллельные β-листы β31 (слева). B. Взаимодействия Osl в олигомере MRJP1; четыре молекулы Osl (остреастерин или метиленхолестерин) в поверхностном потенциале MRJP1; взаимодействия двух внутренних молекул Osl с MRJP1 и аписимином (слева).

MRJP1 - самый распространенный белок в маточном молочке. Он может существовать в двух формах, как мономер (единственная структура) и как олигомер (комбинированная структура). Молекулярный размер олигомера 290-350 мкм. кДа. Олигомер представляет собой комбинацию пяти мономеров.[5] Мономеры связаны с другим белком апимизином. Мономер имеет массу 55 кДа, а апимизин - 5 кДа. Мономер содержит 432 аминокислоты и является делимым (может быть расколотый ) на три цепи, такие как jellein-1, jellein-2 и jellein-4. Мономеры в ологомере удерживаются вместе апимизином с помощью нековалентных связей. Олигомер устойчив к высокой температуре. MRJP2, MRJP3, MRJP4 и MRJP5 меньше и их размер находится в диапазоне от 49 до 80 кДа.[10]

Синтез

Все MRJP синтезируются из гипофарингеальных желез, за ​​исключением MRJP8. MRJP8 продуцируется в голове пчел-кормилиц, в частности, клетками Кеньона в грибовидные тела.[11] Ранее было установлено, что MRJP1-5 производят только молодые работницы (медсестры); отсюда гены mrjp1 до 5 работают исключительно медсестрами.[12] Но более поздние исследования показали, что mrjp Гены экспрессируются также у собирателей и королевы не только в их гортани, но также в их головном мозге и брюшной полости. mrjp1-7 выражены в головах рабочих пчел, с большей активностью mrjp1-4 и mrjp7 у пчел-кормилиц по сравнению с фуражирами. В отличие, mrjp5 и mrjp6 более активны по сравнению с собирателями. mrjp9 активен в головах, грудной клетке и брюшной полости всех самок пчел. Это указывает на то, что mrjp9 это самый старый ген в семье.[13] В mrjp1 ген занимает 3038 п.н. и содержит шесть экзонов, разделенных пятью интронами.[14]

Функция

Будучи основным компонентом маточного молочка, MRJP являются основными белками в рационе личинок пчел.[15] Помимо пищевой ценности, их точная биологическая функция еще не подтверждена.

Полемика

В 2011 году Масаки Камакура опубликовал исследование, в котором утверждалось, что MRJP1 контролирует разделение труда (называемое полиэтиленом).[6] Камакура заявил, что продемонстрировал, что MRJP1 является основным фактором дифференциации личинки королевы от личинок рабочих. У личинки королевы MRJP1, по-видимому, вызывает более быстрый рост, ювенильный гормон секреция и развитие яичника при сокращении срока созревания.

Однако позже это утверждение было оспорено группой исследователей из Галле-Виттенбергский университет Мартина Лютера в 2016 году, когда они попытались повторить и расширить первоначальное исследование Камакуры.[7] Несмотря на больший размер выборки, они не смогли повторить выводы Камкуры и поставили под сомнение достоверность предыдущего исследования. Они не обнаружили разницы в успехе выращивания маток между личинками, которых кормили обычным рационом, и рационами, в которых MRJP1 был экспериментально разложен и инактивирован. В этом исследовании 2016 года сообщается, что MRJP1 сам по себе не является основным белком, но MRJP2, MRJP3 и MRJP5 одинаково важны в личиночном развитии матки, что согласуется с теорией, согласно которой определение матки определяется общим количеством пищи, потребляемой личинкой. .[7]

Кроме того, команда утверждала, что сообщаемый Камакурой показатель 100% успеха при выращивании маток был нереалистичным и сомнительным.[6][7] Команда Университета Мартина Лютера заявила, что это «... самый высокий показатель, когда-либо достигнутый за более чем шесть десятилетий in vitro выращивание маток ». Команда продолжила, написав:« Хотя есть значительные различия в степени определения матки внутри и между разными лабораториями ..., насколько нам известно, он никогда не приближался к 100% ».[7]

Использовать

MRJP (как цельное маточное молочко) используются в фармацевтической и косметической областях и продаются как безрецептурные пищевые добавки. Они обладают антимикробным действием против бактерий, грибков и вирусов. Они также демонстрируют способность пониженное кровяное давление, жиры в крови (гиперхолестеринемия ), остановить рост опухоли in vitro, и противовоспалительный.[16]

Вредное влияние

Маточное молочко связано с аллергическими реакциями, такими как контактный дерматит, острая астма и анафилаксия, которые могут привести к смерти. При клиническом диагнозе основными аллергенами считаются MRJP1 и MRJP2.[17] Они вызывают реакции гиперчувствительности, опосредованные IgE, тем самым вызывая гиперчувствительность 1 типа.[18][19]

Рекомендации

  1. ^ а б c Buttstedt A, Moritz RF, Erler S (май 2014 г.). «Происхождение и функция основных белков маточного молочка медоносной пчелы (Apis mellifera) как членов семейства желтых генов». Биологические обзоры Кембриджского философского общества. 89 (2): 255–69. Дои:10.1111 / brv.12052. PMID  23855350.
  2. ^ Альберт С., Бхаттачарья Д., Клаудини Дж., Шмитцова Дж., Симут Дж. (Август 1999 г.). «Семейство основных белков маточного молочка и его эволюция». Журнал молекулярной эволюции. 49 (2): 290–7. Bibcode:1999JMolE..49..290A. Дои:10.1007 / PL00006551. PMID  10441680.
  3. ^ а б Buttstedt A, Moritz RF, Erler S (май 2014 г.). «Происхождение и функция основных белков маточного молочка медоносной пчелы (Apis mellifera) как членов семейства желтых генов». Биологические обзоры Кембриджского философского общества. 89 (2): 255–69. Дои:10.1111 / brv.12052. PMID  23855350.
  4. ^ Ханес Дж, Шимут Дж (2015). «Идентификация и частичная характеристика основного белка маточного молочка медоносной пчелы (Apis mellifera Л.) ». Журнал исследований пчеловодства. 31 (1): 22–26. Дои:10.1080/00218839.1992.11101256.
  5. ^ а б Камакура М., Фукуда Т., Фукусима М., Йонекура М. (февраль 2001 г.). «Зависимая от хранения деградация белка 57 кДа в маточном молочке: возможный маркер свежести». Биология, биотехнология и биохимия. 65 (2): 277–84. Дои:10.1271 / bbb.65.277. PMID  11302159.
  6. ^ а б c Камакура М (май 2011 г.). «Роялактин вызывает дифференциацию матки у медоносных пчел». Природа. 473 (7348): 478–83. Bibcode:2011Натура.473..478K. Дои:10.1038 / природа10093. HDL:2123/10940. PMID  21516106.
  7. ^ а б c d е Buttstedt A, Ihling CH, Pietzsch M, Moritz RF (сентябрь 2016 г.). «Роялактин - это не королевское творение королевы». Природа. 537 (7621): E10–2. Bibcode:2016Натура.537Э..10Б. Дои:10.1038 / природа19349. PMID  27652566.
  8. ^ Klaudiny J, Hanes J, Kulifajová J, Albert Š, Šimúth J (1994). «Молекулярное клонирование двух кДНК из головы медоносной пчелы (Apis mellifera L.) для кодирования родственных белков маточного молочка ». Журнал исследований пчеловодства. 33 (2): 105–111. Дои:10.1080/00218839.1994.11100857.
  9. ^ Консорциум по секвенированию генома медоносной пчелы (октябрь 2006 г.). «Понимание социальных насекомых из генома пчелы Apis mellifera». Природа. 443 (7114): 931–49. Bibcode:2006Натура.443..931Т. Дои:10.1038 / природа05260. ЧВК  2048586. PMID  17073008.
  10. ^ Тамура С., Амано С., Коно Т., Кондо Дж., Ямагути К., Кобаяши С., Аябе Т., Морияма Т. (декабрь 2009 г.). «Молекулярные характеристики и физиологические функции основного олигомера белка 1 маточного молочка». Протеомика. 9 (24): 5534–43. Дои:10.1002 / pmic.200900541. PMID  20017154.
  11. ^ Кухарски Р., Малешка Р., Хейворд, округ Колумбия, Болл Е.Е. (июль 1998 г.). «Белок маточного молочка экспрессируется в подмножестве клеток Кеньона в грибовидных телах мозга медоносной пчелы». Die Naturwissenschaften. 85 (7): 343–6. Bibcode:1998NW ..... 85..343K. Дои:10.1007 / s001140050512. PMID  9722965.
  12. ^ Уэно Т., Накаока Т., Такеучи Х., Кубо Т. (август 2009 г.). «Дифференциальная экспрессия генов в гипофарингеальных железах рабочих медоносных пчел (Apis mellifera L.), связанная с возрастным изменением ролей». Зоологическая наука. 26 (8): 557–63. Дои:10.2108 / zsj.26.557. PMID  19719408.
  13. ^ Buttstedt A, Moritz RF, Erler S (ноябрь 2013 г.). «Больше, чем королевская еда - основные гены протеина маточного молочка у полов и рабочих пчел Apis mellifera». Границы зоологии. 10 (1): 72. Дои:10.1186/1742-9994-10-72. ЧВК  4176732. PMID  24279675.
  14. ^ Малекова Б., Рамзер Дж., О'Брайен Дж. К., Яниц М., Юдова Дж., Лехрах Х., Симут Дж. (Январь 2003 г.). «Семейство генов mrjp медоносной пчелы (Apis mellifera L.): компьютерный анализ предполагаемых промоторов и геномной структуры mrjp1, гена, кодирующего самый распространенный белок в пище личинок». Ген. 303 (16): 165–75. Дои:10.1016 / S0378-1119 (02) 01174-5. PMID  12559578.
  15. ^ Фудзита Т., Кодзука-Хата Х, Ао-Кондо Х, Куниеда Т., Ояма М., Кубо Т. (январь 2013 г.). «Протеомный анализ маточного молочка и характеристика функций его деривационных желез у медоносной пчелы». Журнал протеомных исследований. 12 (1): 404–11. Дои:10.1021 / pr300700e. PMID  23157659.
  16. ^ Рамадан М.Ф., Аль-Гамди А (2012). «Биоактивные соединения и полезные для здоровья свойства маточного молочка: обзор». Журнал функционального питания. 4 (1): 39–52. Дои:10.1016 / j.jff.2011.12.007.
  17. ^ Росмила М., Шахназ М., Патель Дж., Лок Дж., Рахман Д., Масита А., Нормалин А. (декабрь 2008 г.). «Характеристика основных аллергенов маточного молочка Apis mellifera». Тропическая биомедицина. 25 (3): 243–51. PMID  19287364.
  18. ^ Thien FC, Leung R, Baldo BA, Weiner JA, Plomley R, Czarny D (февраль 1996 г.). «Астма и анафилаксия, вызванные маточным молочком». Клиническая и экспериментальная аллергия. 26 (2): 216–22. Дои:10.1111 / j.1365-2222.1996.tb00082.x. PMID  8835130.
  19. ^ Хаяси Т., Такамацу Н., Накашима Т., Арита Т. (2011). «Иммунологическая характеристика белков меда и идентификация MRJP 1 как IgE-связывающего белка». Биология, биотехнология и биохимия. 75 (3): 556–60. Дои:10.1271 / bbb.100778. PMID  21389615.

внешняя ссылка