Em formação

Como sabemos que agonistas seletivos são de fato seletivos?


Suponha que saibamos que o composto X é um seletivo agonista do receptor Y, o que significa que se liga apenas a este receptor Y e a nenhum outro. Mas como sabemos que ele não se liga a nenhum outro receptor? Suponho que o rastreamento da força de ligação de um determinado ligante a todos os receptores conhecidos seria muito tedioso e inviável.


Infelizmente, é muito difícil no sentido geral. Mesmo para medicamentos aprovados pela FDA com mecanismos de ação bem caracterizados, os perfis de ligação são incompletos.

Para GPCRs, é possível executar seus compostos em um painel completo de muitos GPCRs. Por exemplo, o PDSP (Roth Lab) pode testar a ligação contra vários GPRCs usando ensaios de ligação de radioligando. Veja: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23235874/, Figura 2 em particular. A maioria dos ensaios de ligação ao receptor são competitivos, o que significa que detectam o deslocamento de ligantes conhecidos. Isso é inerentemente limitado porque seu composto pode se ligar a um local diferente - até mesmo a um local novo.

Você notará que na Figura 2, o receptor GABA A estava visivelmente ausente. Um dos motivos é que a ligação é específica da subunidade, o que é outra complicação - muitos receptores são oligômeros e geralmente é difícil prepará-los para os ensaios.

Para muitas enzimas conhecidas, existem ensaios de atividade específicos disponíveis. Estes medem o nível de um produto de reação (geralmente por fluorescência). Isso, obviamente, não exclui a ligação sem atividade, e esses ensaios não estão disponíveis para todas as enzimas.

Outra classe de ensaios mede mudanças no potencial através de uma membrana. Por exemplo, o ensaio FLIPR para receptores GABA A (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31127604/). Eles tendem a ser muito demorados e caros, são limitados no número de receptores e, claro, não podem detectar a ligação sem atividade.

Como último recurso, você pode usar ensaios pull-down. Um dos métodos populares é a imunoprecipitação (IP). Você faz um anticorpo que é seletivo para o seu composto e usa para fazer a ligação cruzada com qualquer proteína à qual seu composto possa estar se ligando. Então, essas proteínas são retiradas com o seu composto. Geralmente, são muito demorados e caros, e podem precisar de muitos ajustes. E, é claro, eles não detectarão todas as proteínas às quais seu composto pode se ligar.

Atualmente é impossível mostrar que um composto é completamente seletivo. Para mostrar que é "provável" ser muito seletivo, você pode esperar investir um ano ou mais em um composto.

Mas! Para fazer uma primeira tentativa, você pode verificar os ensaios comerciais oferecidos pela Eurofin (ex https://www.eurofinsdiscoveryservices.com/cms/cms-content/services/in-vitro-assays/gpcrs/binding/). Eles têm um painel GPCR e vários ensaios de atividade. Infelizmente, seus serviços são bastante caros.


Descoberta e caracterização de novos agonistas e antagonistas do receptor CXCR4 de moléculas pequenas

A quimiocina CXCL12 (SDF-1) e seu receptor cognato CXCR4 estão envolvidos em um grande número de processos fisiológicos, incluindo infectividade do HIV-1, inflamação, tumorigênese, migração de células-tronco e doenças autoimunes. Embora esforços anteriores tenham identificado uma série de antagonistas de CXCR4, não foram relatados agonistas de moléculas pequenas. Aqui, descrevemos a identificação de uma nova série de moduladores CXCR4, incluindo as primeiras moléculas pequenas a exibir comportamento agonista contra este receptor, usando uma combinação de triagem virtual baseada em estrutura e ligante. Esses agonistas produzem mobilização robusta de cálcio em linhas de células de melanoma humano que podem ser bloqueadas pelo antagonista seletivo de CXCR4 AMD3100. Também demonstramos a capacidade desses novos agonistas de induzir a internalização do receptor, ativação de ERK e quimiotaxia, todas marcas da ativação de CXCR4. Nossos resultados descrevem uma nova série de pequenas moléculas biologicamente relevantes que permitirão um estudo mais aprofundado do receptor CXCR4 e podem contribuir para o desenvolvimento de novas terapêuticas.


O que são β-adrenoceptores?

O β-adrenoceptor é um receptor que atravessa a membrana celular, com pelo menos três subtipos. β1-adrenoceptores são amplamente cardíacos, enquanto
β2 os receptores são encontrados nos pulmões, fígado, tecido vascular e músculos uterinos. Dentro do pulmão,
β2-adrenoceptores estão amplamente localizados no músculo liso das vias aéreas, mas também estão localizados nos pneumócitos do tipo II, células epiteliais e endoteliais e mastócitos. β2-adrenoceptores medeiam sua ação por meio da ativação da adenilato ciclase acoplada à proteína G, aumento do AMPc e inibição da liberação de cálcio dos depósitos intracelulares, levando ao relaxamento do músculo liso e broncodilatação (figura 1). No entanto, nada é tão simples em biologia, e existem outros mecanismos em jogo que também medeiam os efeitos de β2-agonistas. Salbutamol, o β respiratório arquetípico2-agonista, também atua no β cardíaco1-adrenoceptores e, portanto, também induz taquicardia.

Diagrama simplificado para ilustrar o mecanismo de ação do β2-receptor. O receptor acoplado à proteína G é ativado pela ligação do agonista, levando à conversão de ATP em cAMP pela adenilil ciclase e à inibição a jusante da liberação de cálcio intracelular e subsequente relaxamento do músculo liso brônquico. Figura criada usando BioRender.com


Como os fitoestrogênios podem ter efeitos antiestrogênicos

Quando o estudo da Iniciativa de Saúde da Mulher descobriu que mulheres na menopausa em terapia de reposição hormonal sofriam "taxas mais altas de câncer de mama, doenças cardiovasculares e danos gerais", um apelo foi feito por alternativas mais seguras. Sim, a Women's Health Initiative descobriu que o estrogênio tem efeitos positivos, como reduzir os sintomas da menopausa, melhorar a saúde óssea e reduzir o risco de fratura de quadril, mas também foram encontrados efeitos negativos, como aumentar os coágulos sanguíneos no coração, cérebro e pulmões, bem como câncer de mama.

Idealmente, para obter o melhor dos dois mundos, precisaríamos do que é chamado de modulador seletivo do receptor de estrogênio - algo com efeitos pró-estrogênicos em alguns tecidos como o osso, mas ao mesmo tempo anti-efeitos estrogênicos em outros tecidos, como a mama. As empresas farmacêuticas estão tentando fazer isso, mas os fitoestrogênios, que são compostos naturais nas plantas, parecem funcionar como moduladores seletivos do receptor de estrogênio natural. Um exemplo é a genisteína, encontrada na soja, que é estruturalmente semelhante ao estrogênio. Como algo que se parece com estrogênio pode agir como um anti-estrogênio?

A teoria original de como os fitoestrogênios da soja controlam o crescimento do câncer de mama é que eles competem com nossos próprios estrogênios pela ligação ao receptor de estrogênio. À medida que mais e mais compostos de soja são pingados nas células do câncer de mama em uma placa de Petri, cada vez menos o estrogênio real é capaz de se ligar a eles. Assim, a capacidade de bloqueio de estrogênio dos fitoestrogênios pode ajudar a explicar sua anti-efeitos estrogênicos. Como podemos então explicar seus pró-efeitos estrogênicos em outros tecidos como o osso? Como a soja pode ter as duas coisas?

O mistério foi resolvido quando foi descoberto que existem dois tipos diferentes de receptores de estrogênio no corpo e a maneira como uma célula-alvo responde depende do tipo de receptor de estrogênio que ela possui. A existência deste receptor de estrogênio recém-descoberto, denominado "receptor beta de estrogênio ... para distingui-lo do receptor alfa de estrogênio" clássico ", pode ser a" chave para compreender o potencial protetor de saúde dos fitoestrogênios de soja ". E, ao contrário do estrogênio do próprio corpo, os fitoestrogênios da soja ligam-se preferencialmente aos receptores beta.

Por exemplo, cerca de oito horas depois de comer cerca de uma xícara de soja integral cozida, os níveis de genisteína no sangue chegam a cerca de 20 a 50 nanomoles. Isso é o quanto está circulando por todo o nosso corpo, banhando nossas células. Cerca de metade está ligada às proteínas do sangue, de modo que a concentração efetiva é de cerca de metade dos 20 a 50 nanomoles. O que isso significa para a ativação do receptor de estrogênio?

No meu video Quem não deve comer soja?, Apresento um gráfico que explica os misteriosos benefícios à saúde dos alimentos à base de soja. Em torno dos níveis eficazes que obteríamos comendo uma xícara de soja, há muito pouca ativação alfa, mas muita ativação beta. O que encontramos quando observamos onde cada um desses receptores está localizado no corpo humano? A forma como as pílulas de estrogênio aumentam o risco de coágulos sanguíneos fatais é por causando o fígado para eliminar os fatores de coagulação extras. Mas adivinhe? O fígado humano contém apenas receptores alfa estrogênicos, não receptores beta. Então, talvez comer 30 xícaras ou mais de soja por dia possa ser um problema, mas, nos tipos de concentrações que obteríamos apenas com o consumo normal de soja, não é de se admirar que isso seja um problema com estrogênios de drogas, mas não com fitoestrogênios de soja.

Os efeitos no útero também parecem ser mediados apenas por receptores alfa, o que presumivelmente é o motivo pelo qual nenhum impacto negativo foi observado com a soja. Portanto, embora as drogas contendo estrogênio possam aumentar o risco de câncer endometrial em até dez vezes, os alimentos contendo fitoestrogênios estão associados a um número significativamente menor de câncer endometrial. Na verdade, os efeitos protetores são encontrados para esses tipos de câncer ginecológico em geral: mulheres que comeram mais soja tiveram 30% menos câncer endometrial e pareceram reduzir o risco de câncer de ovário quase pela metade.

Os fitoestrogênios de soja não parecem ter qualquer efeito no revestimento do útero e ainda podem melhorar dramaticamente alguns dos 11 sintomas mais comuns da menopausa (conforme compilado pelo Índice de Kupperman).

Em termos de saúde óssea, as células ósseas humanas carregam receptores de estrogênio beta, então podemos esperar que os fitoestrogênios de soja sejam protetores. E, de fato, eles parecem "aumentar significativamente a densidade mineral óssea", o que é consistente com os dados populacionais que sugerem que "[h] igh consumo de produtos de soja está associado ao aumento da massa óssea & # 8230" Mas os fitoestrogênios de soja podem prevenir a perda óssea ao longo Tempo?

Em um estudo de dois anos, o leite de soja foi comparado a um creme transdérmico de progesterona. O grupo de controle perdeu densidade mineral óssea significativa em sua coluna ao longo dos dois anos, mas o grupo de progesterona perdeu significativamente menos do que isso. O grupo que bebia dois copos de leite de soja por dia, no entanto, na verdade acabou ainda melhor do que quando começou.

No que é provavelmente o estudo mais robusto até o momento, os pesquisadores compararam a genisteína do fitoestrogênio de soja a um regime de terapia de reposição hormonal (TRH) mais tradicional. Ao longo de um ano, na coluna vertebral e nos ossos do quadril, o grupo placebo perdeu densidade óssea, enquanto foi ganho nos grupos de fitoestrogênio de soja e estrogênio de TRH. O “estudo mostra claramente que a genisteína evita a perda óssea ... e aumenta a formação de osso novo ... por sua vez, produzindo um ganho líquido de massa óssea”.

A principal razão pela qual nos preocupamos com a massa óssea é que queremos prevenir fraturas. O consumo de alimentos à base de soja está associado a um menor risco de fratura? sim. Na verdade, um risco significativamente menor de fratura óssea está associado a apenas uma única porção de soja por dia, o equivalente a 5 a 7 gramas de proteína de soja ou 20 a 30 miligramas de fitoestrogênios, o que equivale a cerca de uma xícara de leite de soja ou mesmo melhor, uma porção de um alimento de soja integral como tempeh, edamame ou o próprio feijão. Não temos dados de fratura em suplementos de soja, no entanto. “Se buscarmos derivar os tipos de benefícios para a saúde que presumimos que as populações asiáticas obtêm ao comer alimentos integrais e tradicionais à base de soja”, talvez devêssemos comer esses em vez de tomar proteínas em pó ou pílulas não comprovadas.

Alguém deve evitar a soja? Sim, se você tem alergia à soja. Isso não é muito comum, no entanto. Uma pesquisa nacional descobriu que apenas cerca de 1 em 2.000 pessoas relatam uma alergia à soja, que é 40 vezes menos do que o alérgeno mais comum, leite de leite, e cerca de 10 vezes menos do que todos os outros alérgenos comuns, como peixes, ovos, crustáceos, nozes, trigo ou amendoim.

E se você estiver em alto risco de câncer de mama? Ver BRCA Genes do Câncer de Mama e Soja

E se você já tiver câncer de mama? Ver:

E se você tiver miomas? Ver Mulheres com miomas devem evitar soja?.

Estrogênios sintéticos usados ​​na pecuária também são uma preocupação. Para saber mais sobre isso, veja Uso de zeranol em carnes e câncer de mama.

Na saúde,
Michael Greger, M.D.

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Michael Greger M.D. FACLM

Michael Greger, M.D. FACLM, é médico, autor de best-sellers do New York Times e palestrante profissional reconhecido internacionalmente em uma série de questões importantes de saúde pública. O Dr. Greger deu palestras na Conferência sobre Assuntos Mundiais, nos Institutos Nacionais de Saúde e no International Bird Flu Summit, testemunhou perante o Congresso, apareceu no The Dr. Oz Show e no The Colbert Report, e foi convidado como testemunha especialista em defesa de Oprah Winfrey no infame julgamento de "difamação de carne".

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Atualização do tour de palestras

Dado o nível de transmissão comunitária relatado e as perspectivas de achatar a curva da pandemia, evitando reuniões públicas desnecessárias, estou adiando minha turnê de palestras até que tenhamos um melhor controle sobre a prevalência e propagação após a conclusão de testes suficientes.


IMAOs: antidepressivos descontinuados

Existem outros medicamentos IMAO que foram retirados do mercado devido a efeitos colaterais adversos. A maioria dos IMAOs interrompidos e problemáticos são classificados como & # 8220 hidrazinas. & # 8221 As hidrazinas são um grupo de IMAOs não seletivos com propriedades de inibição irreversíveis. A maioria das hidrazinas foi comercializada ao longo das décadas de 1950 e 1960, mas foi retirada devido a causar danos ao fígado.

  • Benmoxin: Este era um IMAO irreversível não seletivo criado em 1967 e utilizado como antidepressivo em toda a Europa. Ele pertencia à classe de medicamentos da hidrazina e acabou sendo retirado do mercado.
  • Caroxazona (Surodil / Timostenil): Este é um medicamento IMAO não hidrazina que atuou tanto na MAO-A quanto na MAO-B como um inibidor reversível. Quando essa droga foi lançada, algumas pesquisas sugeriram que ela pode ser mais segura do que outros IMAOs existentes no mercado. Afetou a MAO-B em até 5 vezes a da MAO-A. Eventualmente, seria removido do mercado farmacêutico.
  • Iproclozida (Sursum): Esta foi outra classe de hidrazina IMAO com propriedades seletivas e irreversíveis. Eventualmente, foi retirado do mercado antes de 1980 devido ao fato de que resultou em três mortes. Após investigação, descobriu-se que esta droga causava sintomas de icterícia seguidos de insuficiência hepática aguda.
  • Iproniazida: Este IMAO possui propriedades irreversíveis e não seletivas e é classificado como uma hidrazina. Foi considerado o primeiro antidepressivo a ser comercializado, mas desde então foi descontinuado em todo o mundo. Este medicamento foi desenvolvido especificamente para tuberculose, mas descobriu-se que produz efeitos antidepressivos entre os pacientes em tratamento. A droga foi aprovada no final dos anos 1950, mas foi retirada do mercado por causar danos ao fígado.
  • Mebanazina (Actomol): Este é um medicamento IMAO que foi utilizado ao longo da década de 1960 como tratamento para a depressão, mas desde então foi retirado do mercado. Era da classe das hidrazinas e, por ter sido retirado do mercado, não há muitas pesquisas publicadas a respeito de seu uso.
  • Minaprine (Cantor): Este é um antidepressivo IMAO que foi usado em toda a França até 1996. A droga funcionou na MAO-A como um inibidor reverso. Eventualmente, foi interrompido como resultado de causar convulsões.
  • Niamida (Nialamida): Este IMAO da classe das hidrazinas funcionou como um antidepressivo com propriedades não seletivas e irreversíveis. Quimicamente, essa droga era semelhante à Iproniazida como um derivado do ácido isonicotínico. Foi retirado pela Pfizer dos Estados Unidos, Reino Unido e Canadá em 1963 como resultado de causar danos ao fígado.
  • Octamoxina (Ximaol / Nimaol): Este é um medicamento IMAO classificado como & # 8220hidrazina & # 8221 que contém propriedades de inibição irreversíveis e não seletivas. Foi usado como tratamento para a depressão, mas foi retirado dos mercados na década de 1960.
  • Feniprazina (Catron): Este é outro IMAO da classe das hidrazinas com propriedades de inibição irreversíveis e não seletivas. Foi usado para tratar a depressão durante a década de 1960 e, em alguns casos, foi prescrito para esquizofrenia. Vários efeitos adversos associados a este medicamento incluem: lesões oculares e icterícia. Como resultado, foi considerado inseguro e retirado do mercado.
  • Fenoxipropazina (Drazina): Este medicamento foi comercializado em 1961 para o tratamento da depressão. Funcionou como um IMAO irreversível e foi classificado como uma hidrazina. Ele acabou sendo descontinuado cinco anos após seu lançamento, como resultado de possíveis casos de danos ao fígado.
  • Pivalilbenzidrazina (Tersavid): Este medicamento funcionou como um IMAO com propriedades não seletivas e irreversíveis, classificado como uma hidrazina. Ao longo da década de 1960, era comumente usado para tratar a depressão, mas desde então foi removido do mercado.
  • Safrazine (Safra): Este IMAO foi em grande parte retirado do mercado global. Como a maioria dos IMAOs problemáticos, resultou em efeitos inibitórios irreversíveis e não seletivos e foi classificado como uma hidrazina. Foi uma droga usada principalmente no apogeu da hidrazina IMAO na década de 1960.

Conheça a maneira como a nicotina atua no cérebro

Uma minúscula mutação genética é a chave para entender por que a nicotina - que se liga aos receptores cerebrais com tal potência viciante - é virtualmente impotente em células musculares cravejadas do mesmo tipo de receptor. Isso é de acordo com pesquisadores do California Institute of Technology (Caltech), que relatam suas descobertas na revista Natureza.

Por todos os direitos, a nicotina deveria nos paralisar ou mesmo matar, explica Dennis Dougherty, o George Grant Hoag Professor de Química da Caltech e um dos líderes da equipe de pesquisa. Afinal, o receptor ao qual se liga nos neurônios do cérebro - um tipo de receptor de acetilcolina, que também se liga ao neurotransmissor acetilcolina - é encontrado em grande número nas células musculares. Se a nicotina se ligasse a essas células, faria com que os músculos se contraíssem com tanta força que a resposta provavelmente seria letal.

Obviamente, considerando os dados sobre tabagismo, não é o que ocorre. A pergunta é há muito tempo: por que não?

"É um mistério químico", admite Dougherty. "Nós sabíamos que algo sutil estava acontecendo aqui, mas não sabíamos exatamente o que."

Essa sutileza, ao que parece, reside no ligeiro ajuste da estrutura do receptor de acetilcolina nas células musculares em comparação com sua estrutura nas células cerebrais.

A forma do receptor de acetilcolina e a maneira como as substâncias químicas que se ligam a ele se contorcem para se encaixar nesse receptor são determinadas por uma série de diferentes interações químicas fracas. Talvez o mais importante seja uma interação que Dougherty chama de "subestimada" - a interação cátion-& pi, na qual um íon carregado positivamente e um sistema & pi rico em elétrons se unem.

No final da década de 1990, Dougherty e colegas mostraram que a interação cátion-& pi é de fato uma parte fundamental da capacidade da acetilcolina de se ligar aos receptores de acetilcolina nos músculos. "Presumimos que a carga de nicotina faria com que ela fizesse a mesma coisa, tivesse o mesmo tipo de interação forte que a acetilcolina tem", diz Dougherty. "Mas descobrimos que não."

Isso explicaria por que fumar não nos paralisa, se a nicotina não consegue entrar nos receptores de acetilcolina do músculo, não pode causar a contração dos músculos.

Mas como, então, a nicotina exerce sua magia viciante no cérebro?

Demorou mais uma década para os cientistas serem capazes de espiar o que acontece nos receptores de acetilcolina das células cerebrais quando a nicotina entra em cena. Acontece que nas células cerebrais, ao contrário das células musculares, a nicotina faz exatamente o mesmo tipo de interação catiônica e pi forte que a acetilcolina produz nas células cerebrais e musculares.

"Além disso", observa Dougherty, "descobrimos que a nicotina faz uma forte ligação de hidrogênio nos receptores de acetilcolina do cérebro. Essa mesma ligação de hidrogênio, nos receptores nas células musculares, é fraca."

A causa dessa diferença na potência de ligação, diz Dougherty, é uma mutação de ponto único que ocorre no receptor próximo ao aminoácido triptofano chave que faz a interação cátion- & pi. "Essa mutação significa que, no cérebro, a nicotina pode se acostumar com esse triptofano em particular muito mais do que nas células musculares", explica ele. "E é isso que permite que a nicotina faça a forte interação cátion-pi."

Dougherty diz que a melhor maneira de visualizar essa mudança é pensar no receptor como uma caixa com um lado aberto. “Nas células musculares, essa caixa é ligeiramente distorcida, de modo que a nicotina não pode chegar ao triptofano”, diz ele. "Mas, no cérebro, a caixa é sutilmente remodelada. É isso: é a forma, não a composição, da caixa que muda. Isso permite que a nicotina faça interações fortes, se torne muito potente. Em outras palavras, é o que permite que a nicotina vicie o cérebro. "

"Vários projetos em nossos laboratórios estão convergindo nos mecanismos moleculares e celulares das mudanças que ocorrem quando o cérebro é repetidamente exposto à nicotina", acrescenta o co-autor do estudo Henry Lester, professor de Biologia da Bren na Caltech. "Achamos que os eventos importantes começam com a interação bastante estreita e seletiva entre a nicotina e certos receptores no cérebro. Este artigo da Nature nos ensina como essa interação ocorre, em um nível de resolução sem precedentes."

Dougherty observa que essas descobertas podem um dia levar a melhores drogas para combater o vício da nicotina e outros distúrbios neurológicos. “O receptor que descrevemos neste artigo é um importante alvo de drogas”, diz ele. "Isso pode ajudar as empresas farmacêuticas a desenvolver uma droga melhor do que a nicotina para fazer as coisas boas que a nicotina faz - melhorar a cognição, aumentar a atenção - sem ser viciante e tóxica."

A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde e pelo Programa de Pesquisa de Doenças Relacionadas ao Tabaco da Califórnia, da Universidade da Califórnia. Além de Dougherty e Lester, os co-autores do artigo incluem Xinan Xiu, um ex-aluno de pós-graduação do Caltech, e os atuais alunos de pós-graduação Nyssa Puskar e Jai Shanata. O trabalho de Shanata nesta pesquisa foi parcialmente financiado por uma bolsa de treinamento do National Research Service Award.

Fonte da história:

Materiais fornecidos por Instituto de Tecnologia da Califórnia. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.


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Conflitos de interesse

Dr J Corcos: Advisor for Allergan, Astellas, Waston consultant for Allergan Investigator for Astellas and Speaker for Allergan

Dr R Caremel: no disclosures

O Loutochin: no disclosures


Osmosis

Osmosis is the movement of water through a semipermeable membrane according to the concentration gradient of water across the membrane, which is inversely proportional to the concentration of solutes. Enquanto a difusão transporta o material através das membranas e dentro das células, a osmose transporta só água através de uma membrana e a membrana limita a difusão de solutos na água. Não surpreendentemente, as aquaporinas que facilitam o movimento da água desempenham um grande papel na osmose, mais proeminentemente nas células vermelhas do sangue e nas membranas dos túbulos renais.

Mecanismo

Osmosis is a special case of diffusion. Water, like other substances, moves from an area of high concentration to one of low concentration. An obvious question is what makes water move at all? Imagine a beaker with a semipermeable membrane separating the two sides or halves. On both sides of the membrane the water level is the same, but there are different concentrations of a dissolved substance, or solute, that cannot cross the membrane (otherwise the concentrations on each side would be balanced by the solute crossing the membrane). Se o volume da solução em ambos os lados da membrana for o mesmo, mas as concentrações de soluto forem diferentes, então haverá diferentes quantidades de água, o solvente, em cada lado da membrana.

Figura 8. In osmosis, water always moves from an area of higher water concentration to one of lower concentration. In the diagram shown, the solute cannot pass through the selectively permeable membrane, but the water can.

To illustrate this, imagine two full glasses of water. One has a single teaspoon of sugar in it, whereas the second one contains one-quarter cup of sugar. If the total volume of the solutions in both cups is the same, which cup contains more water? Because the large amount of sugar in the second cup takes up much more space than the teaspoon of sugar in the first cup, the first cup has more water in it.

Returning to the beaker example, recall that it has a mixture of solutes on either side of the membrane. A principle of diffusion is that the molecules move around and will spread evenly throughout the medium if they can. No entanto, apenas o material capaz de passar pela membrana se difundirá por ela. In this example, the solute cannot diffuse through the membrane, but the water can. Water has a concentration gradient in this system. Thus, water will diffuse down its concentration gradient, crossing the membrane to the side where it is less concentrated. This diffusion of water through the membrane&mdashosmosis&mdashwill continue until the concentration gradient of water goes to zero or until the hydrostatic pressure of the water balances the osmotic pressure. A osmose ocorre constantemente em sistemas vivos.

Tonicidade

Tonicidade describes how an extracellular solution can change the volume of a cell by affecting osmosis. A tonicidade de uma solução freqüentemente está diretamente correlacionada com a osmolaridade da solução. Osmolarity describes the total solute concentration of the solution. A solution with low osmolarity has a greater number of water molecules relative to the number of solute particles a solution with high osmolarity has fewer water molecules with respect to solute particles. Em uma situação em que soluções de duas osmolaridades diferentes são separadas por uma membrana permeável à água, embora não ao soluto, a água se moverá do lado da membrana com osmolaridade mais baixa (e mais água) para o lado com osmolaridade mais alta (e menos água). This effect makes sense if you remember that the solute cannot move across the membrane, and thus the only component in the system that can move&mdashthe water&mdashmoves along its own concentration gradient. Uma distinção importante que diz respeito aos sistemas vivos é que a osmolaridade mede o número de partículas (que podem ser moléculas) em uma solução. Therefore, a solution that is cloudy with cells may have a lower osmolarity than a solution that is clear if the second solution contains more dissolved molecules than there are cells.

Hypotonic solutions

Three terms&mdashhypotonic, isotonic, and hypertonic&mdashare used to relate the osmolarity of a cell to the osmolarity of the extracellular fluid that contains the cells. Em um hipotônicosituation, the extracellular fluid has lower osmolarity than the fluid inside the cell, and water enters the cell (in living systems, the point of reference is always the cytoplasm, so the prefix hipopótamo- means that the extracellular fluid has a lower concentration of solutes, or a lower osmolarity, than the cell cytoplasm). It also means that the extracellular fluid has a higher concentration of water in the solution than does the cell. Nessa situação, a água seguirá seu gradiente de concentração e entrará na célula.

Hypertonic solutions

As for a hipertônico solution, the prefix hiper- refers to the extracellular fluid having a higher osmolarity than the cell&rsquos cytoplasm therefore, the fluid contains less water than the cell does. Como a célula tem uma concentração relativamente maior de água, a água deixará a célula.

Soluções isotônicas

In an isotônico solution, the extracellular fluid has the same osmolarity as the cell. Se a osmolaridade da célula corresponder à do fluido extracelular, não haverá movimento líquido de água para dentro ou para fora da célula, embora a água ainda se mova para dentro e para fora. Blood cells and plant cells in hypertonic, isotonic, and hypotonic solutions take on characteristic appearances.

Figura 9. Osmotic pressure changes the shape of red blood cells in hypertonic, isotonic, and hypotonic solutions. (credit: Mariana Ruiz Villareal)

Um médico injeta em um paciente o que ele pensa ser uma solução salina isotônica. O paciente morre e uma autópsia revela que muitos glóbulos vermelhos foram destruídos. Você acha que a solução que o médico injetou foi realmente isotônica?

Para assistir a um vídeo ilustrando o processo de difusão em soluções, visite este site.

Tonicity in living systems

In a hypotonic environment, water enters a cell, and the cell swells. Em uma condição isotônica, as concentrações relativas de soluto e solvente são iguais em ambos os lados da membrana. There is no net water movement therefore, there is no change in the size of the cell. Em uma solução hipertônica, a água sai da célula e a célula encolhe. If either the hypo- or hyper- condition goes to excess, the cell&rsquos functions become compromised, and the cell may be destroyed.

A red blood cell will burst, or lyse, when it swells beyond the plasma membrane&rsquos capability to expand. Lembre-se de que a membrana se assemelha a um mosaico, com espaços discretos entre as moléculas que a compõem. If the cell swells, and the spaces between the lipids and proteins become too large, and the cell will break apart.

Em contraste, quando quantidades excessivas de água deixam um glóbulo vermelho, a célula encolhe ou crenata. Isso tem o efeito de concentrar os solutos deixados na célula, tornando o citosol mais denso e interferindo na difusão dentro da célula. The cell&rsquos ability to function will be compromised and may also result in the death of the cell.

Various living things have ways of controlling the effects of osmosis&mdasha mechanism called osmoregulation. Alguns organismos, como plantas, fungos, bactérias e alguns protistas, têm paredes celulares que circundam a membrana plasmática e evitam a lise celular em uma solução hipotônica. A membrana plasmática só pode se expandir até o limite da parede celular, de modo que a célula não sofre lise. Na verdade, o citoplasma das plantas é sempre ligeiramente hipertônico para o ambiente celular, e a água sempre entrará na célula se houver água disponível. This inflow of water produces turgor pressure, which stiffens the cell walls of the plant. Em plantas não lenhosas, a pressão de turgescência sustenta a planta. Conversely, if the plant is not watered, the extracellular fluid will become hypertonic, causing water to leave the cell. Nessa condição, a célula não encolhe porque a parede celular não é flexível. No entanto, a membrana celular se desprende da parede e contrai o citoplasma. Isso é chamado plasmólise. Plants lose turgor pressure in this condition and wilt.

Figura 10. The turgor pressure within a plant cell depends on the tonicity of the solution that it is bathed in. (credit: modification of work by Mariana Ruiz Villareal)

Figure 11. Without adequate water, the plant on the left has lost turgor pressure, visible in its wilting the turgor pressure is restored by watering it (right). (credit: Victor M. Vicente Selvas)

A tonicidade é uma preocupação com todas as coisas vivas. Por exemplo, paramécios e amebas, que são protistas sem paredes celulares, têm vacúolos contráteis. This vesicle collects excess water from the cell and pumps it out, keeping the cell from bursting as it takes on water from its environment.

Figura 12. A paramecium&rsquos contractile vacuole, here visualized using bright field light microscopy at 480x magnification, continuously pumps water out of the organism&rsquos body to keep it from bursting in a hypotonic medium. (credit: modification of work by NIH scale-bar data from Matt Russell)

Muitos invertebrados marinhos têm níveis internos de sal compatíveis com seus ambientes, tornando-os isotônicos com a água em que vivem. Os peixes, entretanto, precisam gastar aproximadamente 5% de sua energia metabólica mantendo a homeostase osmótica. Os peixes de água doce vivem em um ambiente hipotônico para suas células. Esses peixes absorvem sal ativamente pelas guelras e excretam urina diluída para se livrar do excesso de água. Os peixes de água salgada vivem no ambiente reverso, que é hipertônico para suas células, e secretam sal pelas guelras e excretam urina altamente concentrada.

Nos vertebrados, os rins regulam a quantidade de água no corpo. Os osmorreceptores são células especializadas do cérebro que monitoram a concentração de solutos no sangue. Se os níveis de solutos aumentam além de um certo intervalo, um hormônio é liberado que retarda a perda de água pelo rim e dilui o sangue para níveis mais seguros. Os animais também têm altas concentrações de albumina, que é produzida pelo fígado, no sangue. Essa proteína é muito grande para passar facilmente pelas membranas plasmáticas e é um fator importante no controle das pressões osmóticas aplicadas aos tecidos.


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Resumo

Few proteins are more studied than the p53 tumour suppressor, but what have we learned from these studies and what do we really know about p53 that can benefit clinical practice? The DNA sequence encoding p53 is frequently mutated in cancers but the functional outcomes of single mutations, in respect to loss or gain of different activities, especially in relation to immune evasion, are not clear. This illustrates p53's complexity which even after 40 years keeps providing surprises, but also explains why it has not yet lived up to its potential to benefit cancer treatment. We have reassessed a few key experiments that shaped the p53 field and we take a closer look at the interpretations of these experiments: what they have taught us, the resulting dogmas, and their potential clinical importance. One outcome is a more dynamic view of p53 in terms of its activity, its regulation, and downstream effectors, which will benefit the clinical application of p53 for diagnosis, prognosis, and therapy. Mutations and regulatory factors can have different effects on p53 activity depending on context, important but neglected aspects when interpreting p53 and its pathways in cancers. Even though p53 is undoubtedly unique as a multifunctional hub in different cellular pathways, the concept of a factor taking up different functions within a regulatory pathway during different conditions is not. In this sense, p53 continues to lead the way for a better understanding of the cellular and molecular mechanisms underlying cancer development na Vivo. © 2021 The Pathological Society of Great Britain and Ireland. Published by John Wiley & Sons, Ltd.


Figura 1

Figure 1. Calculating the risk that a negative control does not bind an off-target. (a) van der Waals energy of the bound ligand associated with the substitution of each hydrogen atom with a methyl group in compound TG101209 (PDB ligand ID 1m3) are calculated using the crystal structures of the compound bound to JAK2 (PDB code 4JI9) and bound to BRD4 (PDB code 4O76). (b) Decorating TG101209 with a methyl group to abrogate binding to JAK2 has 60% chances of abrogating binding to BRD4 (percent risk pcR = 60%). Decorating TG101209 with a methyl group to abrogate binding to BRD4 has 75% chances of abrogating binding to JAK2 (pcR = 75%). Because of their structural equivalence, the three hydrogen atoms of a methyl group in the parent compound count as one.


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