بیوسنتز کلسترول

- Overall Reaction for the path way
6 Acetyl – coA+ 6Acetoacetyl -coA +14NADPH+14H+ +5H2O+18ATP+O2
Lanosterol +14NADP++12COA-S-H+18ADP+6Pi+4PPP+6C02

ساختمان کلسترول:

کلسترول در سه مرحله از استیل کوآنزیم A سنتز می شود.
این استروئید سیالیت غشاء سلولی جانوران را تعدیل می کند. و پیش ساز هورمونهای استروئیدی مانند پروژسترون، تستوسترون. استرادیول وکورتیزول می باشد. تمامی 27 اتم کربن کلسترول در طی یک فرایند سنتزی سه مرحله ای از استیل COA مشتق می شوند.
1- مرحله اول سنتز ایزوپنتیل پیروفسفات می باشد . این ماده یک واحد فعال شده ایزوپرن است که واحد ساختاری کلید ی کلسترول به شمار می آید.
2- مرحله دوم متراکم شدن شش مولکول ایزوپنتیل پیرو فسفات اسکوالن می باشد.
3- در مرحله سوم، اسکوالن در اثر واکنشی شگفت آور به صورت حلقه ای در می آید ودر ادامه محصول چهارحلقه ای به کلسترول تبدیل می شود.

سنتز موالونات، که به صورت ایزوپنتینیل پیرو فسفات فعال می شود ، سنتز کلسترول را شروع می کند.
اولین مرحله سنتز کلسترول تشکیل ایزوپنتیل پیرو فسفات از استیل COA می باشد این دسته واکنش ها که در سیتوزول اتفاق می افتد با تشکیل 3- هیدروکسی 3- متیل گلوتاریل COA (HMG COA) از استیل COA و استواستیل COA کوآ آغاز می شود. این حد وسط جهت سنتز کلسترول به موالونات احیا می شود.

سرنوشت 3- هیدروکسی- 3- متیل گلوتاریل CoA کوآ. در سیتوزول HMG-CoA به موالونات تبدیل می گردد. در میتوکندری به استیل CoA و استواستات تبدیل می شود.

سنتز موالونات مرحله محدود کننده در تشکیل کلسترول است . آنزیمی که این مرحله برگشت نا پذیر را کاتالیز می کند،3- هیدروکسی3- متیل گلوتاریل کوآردو کتاز(COA-HMG ردوکتاز) نام دارد. همانطور که مورد بحث قرار خواهد گرفت این آنزیم یک جایگاه کنترلی مهم در بیوسنتز کلسترول است.
3-Hydroxy-3-methyl glutaryl COA+2NADPH+2H+mevalonate+2NADP++COA
HGA- CoA ردوکتاز یک پروتئین سرتاسری در شبکه آندوپلاسمی است.
موالونات در سه واکنش متوالی که نیاز به ATP دارد به 3- ایزو پنتینیل پیروفسفات تبدیل می شود. دکربوکسیله شدن موالونات، ایزو پنتینیل پیرو فسفات را تولید می کند. این مولکول یک واحد فعال شده ایزوپرنی است که واحد ساختاری بسیاری از زیست مولکول های مهم در تما م فرمانروهای حیات می باشد.

سنتز ایزوپنتینیل پیروفسفات، این حد واسط فعال شده در سه مرحله از موالونات تشکیل می شود که آخرین آنها یک دکربوکسیله شدن را شامل می شود.

اسکوالن(C30) از شش مولکول ایزوپنتیل پیرو فسفات (C5) سنتز می شود.
اسکوالن بوسیله توالی از واکنش های زیر از ایزوپنتیل پیروفسفات سنتز می شود.
C5C10C15C30
این مرحله از سنتز کلسترول با ایزومری شدن ایزوپنتنیل پیرو فسفات به دی متیل الیل پیرو فسفات آغاز می گردد.

این واحد های ایزومری C5 با هم ترکیب شده ویک ترکیب C10 را بوجود می آورند: ایزو پنتنیل پیروفسفات به یک یون کربانیوم آلیلی تشکیل شده از دی متیل آلیل پیرو فسفات حمله می کند تا جرانیل پیروفسفات تولید گردد. همین نوع واکنش دوباره روی می دهد : جرانیل پیرو فسفات به یک یون کربانیوم آلیلی تبدیل می شود که مورد حمله ایزوپنتنیل پیرو فسفات قرار می گیرد. ترکیب C15 حاصله فارنزیل پیرو فسفات نام دارد. یک آنزیم، جرانیل پیروفسفات هر یک از این واکنشهای تراکمی را کاتالیز می کند.
مرحله نهایی در بیوسنتز اسکوالن ترکیب انتها به انتها همراه با احیای دو مولکول فارنزیل پیروفسفات است که این واکنش بوسیله آنزیم سیتوپلاسمی اسکوالن سنتاز کاتالیز می شود. (C 30)+2PRi+NADP+ + H+ اسکوالن2(C15)+NADPH فارنزیل پیروفسفات

مکانیسم تراکم در سنتز کلسترول. مکانیسم اتصال دی متیل آلیل پیروفسفات و ایزوپنتنیل پیروفسفات برای تشکیل جرائیل پیروفسفات. همین واکنش برای اضافه شدن یک ایزوپنتنیل پیروفسفات دیگر و تشکیل فارنزیل پیروفسفات مورد استفاده قرار می گیرد.

سنتز اسکوالن. یک مولکول دی متیل آلیل پیروفسفات و دو مولکول ایزوپنتنیل پیروفسفات برای تشکیل فارنزیل پیروفسفات با هم ترکیب می شوند. جفت شدن انتها به انتهای دو مولکول فارنزیل پیروفسفات، اسکوالن را تولید می کند.
اسکوالن جهت تشکیل کلسترول حلقوی می شود:
مرحله نهایی بیوسنتز کلسترول با حلقوی شدن اسکوالن شروع می شود، اسکوالن ابتدا با تبدیل شدن به اسکوالن اپوکسید(2و3 اکسید و اسکوالن) در واکنشی که NADPH , O2 مصرف می کند فعال می گردد. سپس اسکوالن اپوکسید بوسیله اکسید و اسکوالن سیکلاز به لانوسترول حلقوی می‎شود. این تغییر و تبدیل جالب توجه به شکلی هماهنگ پیش می رود. آنزیم، اسکوالن اپوکسید را در یک ساختار فضایی مناسب نگه می دارد و با پروتونه کردن اکسیژن اپوکسید واکنش را آغاز می کند. جهت تولید لانوسترول کربوکاتیون تشکیل شده به شکلی خود بخود متحمل نوآرایی می‎شود. لانوسترول در یک فرایند چند مرحله ای با حذف سه گروه متیل احیا یک پیوند دو گانه توسط NADPH و مهاجرت پیوند دوگانه دیگر به کلسترول تبدیل می گردد.

حلقوی شدن اسکوالن. تشکیل یک هسته استروئیدی از اسکوالن با تشکیل اسکوالن اپواکسید شروع می شود. این حد واسط جهت تشکیل یک کربوکاتیون پروتونه شده که کربوکاتیون برای تشکیل ساختار چهار حلقه ای، حلقوی می شود. این ترکیب چهار حلقه ای به منظور تشکیل لانوسترول متحمل نوآرایی می گردد.
اکسیدواسکوالن سیکلاز. ساختار آنزیم هومولوگ اکسید و اسکوالن سیکلاز یک حفره مرکزی را نشان می دهد که عمدتاً با زنجیره های جانبی آبگریز پوشیده شده اند. درون این حفره واکنش حلقوی شدن اتفاق می افتد.

تشکیل کلسترول. لانوسترول طی فرایندی پیچیده به کلسترول تبدیل می شود.

تنظیم پیچیده بیوسنتز کلسترول در چند سطح انجام می‎گیرد
کلسترول می‎تواند از رژیم غذایی به دست آید یا از نو سنتز شود. یک فرد بالغ در رژیم غذایی با کلسترول پایین روزانه حدود 800 میلی گرم کلسترول سنتز می کند. کبد جایگاه اصلی سنتز کلسترول در پستانداران است. اگرچه روده نیز مقدارهای قابل توجهی کلسترول تشکیل می‎دهد. سرعت تشکیل کلسترول بوسیله این دو اندام بسیار حساس به سطح کلسترول سلولی است. این تنظیم پس نورد عمدتاً با واسطه تغییراتی در مقدار و فعالیت 3- هیدروکسی-3- متیل گلوتاریل CoA ردوکتاز صورت می‎گیرد. این آنزیم تشکیل موالونات، مرحله محدود کننده در بیوسنتز کلسترول، را کاتالیز می کند.
HMG- CoA ردوکتاز از چند طریق کنترل می‎شود:
1- سرعت سنتز mRNAی ردوکتاز به وسیله پروتئین متصل شونده به عناصر کنترلی استرول (SREBP) تنظیم می‎شود. این عامل رونوشت برداری به ترادفی کوتاه از DNA اتصال می یابد که عنصر تنظیمی استرول (SRE) نام دارد و در سمت َ5 ژن ردوکتاز قرار دارد. در حالت غیر فعال SREBP به غشا آندوپلاسمی یا غشا هسته ای قلاب می‎شود. هنگامی که سطح کلسترول پایین می‎آید دمین انتهای آمین بوسیله دو برش پروتئولیتیک ویژه از اتصال به غشا آزاد می گردد. جهت افزایش رونوشت برداری پروتئین آزاد شده به هسته مهاجرت می کند و به SRE ژن HMG-CoA ردوکتاز و ژنهای دیگر در مسیر بیوسنتز کلسترول اتصال می یابد.
هنگامی که سطح کلسترول افزایش یابد آزاد شدن پروتئولیتیک SREBP متوقف می‎شود و SREBP درون هسته به سرعت تجزیه می گردد. این دو رویداد، رونوشت برداری ژنهای مسیر بیوسنتزی کلسترول را متوقف می کنند.
2- تجزیه ردوکتاز به شدت کنترل می‎شود. آنزیم ردوکتاز از دو بخش تشکیل یافته است: دمین غشایی به سیگنال هایی حساس است که باعث تجزیه آنزیم می‎شود. در پاسخ به افزایش غلظت استرول هایی مانند کلسترول دمین غشایی دچار تغییری در حالت الیگومریزاسیون خود می‎شود که آنزیم را به پروتئولیز حساس تر می کند. نواحی هومولوگ حساس به استرول در پروتئازهایی وجود دارد که SREBP را فعال کنند. آنزیم ردوکتاز تحت بعضی شرایط ممکن است توسط یوبی کوئیتین دار شدن و جهت گیری به سمت پروتئوزوم S26 بیشتر تجزیه شود. ترکیب این سه روش تنظیمی می‎تواند مقدار آنزیم را تا حدود 200 برابر تنظیم کند.
3- سرعت ترجمه mRNAی ردوکتاز بوسیله متابولیت های غیراستروئیدی که از موالونات مشتق شده اند و همچنین کلسترول رژیم غذایی مهار می‎شود.
4- فسفوریله شدن فعالیت ردوکتاز را کاهش می‎دهد. این آنزیم مانند استیل CoA کربوکسیلاز (که مرحله محدود کننده در سنتز اسیدهای چرب را کاتالیز می کند توسط یک پروتئین کیناز فعال شده با AMP از کار می افتد. بنابراین وقتی سطح ATP پایین باشد سنتز کلسترول متوقف می‎شود.
هر چهار مکانیسم توسط گیرنده هایی تنظیم می‎شوند که وجود کلسترول را در خون حس می کنند.

HMG- CoA ردوکتاز. ساختمان بخشی از آنزیم تترامری نشان داده شده است.

SREBPS چیست؟ (Sterol reguloctory element binding protein)
SREBPS فاکتورهای رونویسی هستند که به خانواده زیپ لوسین از گروه helix- loop-helix تعلق دارند. برخلاف دیگر اعضای این خانواده SREBPS به عنوان پروتئین های پیش نیاز سنتز می‎شوند که به شبکه آندوپلاسمی و پوشش هسته ای در حضور غلظت های کافی استرول متصل باقی می مانند. در شرایط فقدان استرول، پروتئین پیش ساز SREBP در پیوند با پروتئین فعال کننده کلیواژ SREBP (SCAP) از شبکه اندوپلاسمی به دستگاه گلژی حرکت می کند جایی که پیش ساز SREBP دستخوش فرایند کلیواژ دو مرحله ای قرار می‎گیرد تا -N ترمینال پروتئین آزاد شود. سپس این SREBP بالغ وارد هسته می‎شود و رونویسی ژنهای دیگر در سنتز اسید چرب و کلسترول را فعال می کند. سه فرم از SREBP وجود دارد: SREBP1a و SREBP1c که از ژن منفردی مشتق شده اند در حالیکه SREBP2 از ژن متفاوتی مشتق شده است. SREBP1a متداولتر است و فعال کننده رونویسی قویتری با محدوده وسیعتری از ژنهای هدف نسبت به SREBP1c می‎باشد به علت منطقه فعال سازی طویلتر. مطالعات نشان داده است که SREBP1c نقش فعالتری را در تنظیم رونویسی ژنهای درگیر در سنتز اسید چرب بازی می کند نسبت به آنهایی که در سنتز کلسترول در گیرند، در حالیکه SREBP1a هر دو را فعال می کند. SREBP2 به طور فعال در رونویسی آنزیمهای سازنده کلسترول درگیر است.

خصوصیات بیوشیمیایی، فنوتیپی و نوروفیزیولوژیکی یک Mouse Model (مول موشی) ژنتیکی سندروم RSH/Smith – Lemli- Opitz
سندروم RSH/SLOS یک سندروم اتوزومی مغلوب است که به وسیله ناهنجاریهای چند گانه مشخص می شود، یک فنوتیپ رفتاری متمایز با اشکال توهمی و عقب ماندگی جسمی. RSH/SLOS یک نقص مادرزادی سنتز کلسترول است که به وسیله موتاسیون ژن B-3 هیدروکسی استرول ردوکتاز به وجود می‎آید. اینجا ما ذکر خصوصیات نوروفیزیولوژیکی و فنوتیپی و بیوشیمیایی را از این mouse model ژنتیکی مهیا می کنیم. چنانچه دربیماران انسان، RSH/SLOS یک کاهش نشان دار از سطوح کلسترول بافت و سرم یک افزایش نشاندار از سطوح 7- دهیدروکلسترول بافت و سرم دارد. شباهتهای فنوتیپی بین این mouse model و سندروم انسان شامل عقب ماندگی رشد داخل رحمی، عقب ماندگی های مربوط به صورت مانند کام شکاف دار، رشد کمتر از حالت عادی و کاهش حرکات. مطالعات نوروفیزیولوژیکی نشان داد که اگرچه پاسخ نورونهای کورتکس پیشانی به نوروترانسیمتر – آمینو n بوتیریک اسید نرمال بود، پاسخ این نورونهای مشابه به گلوتامات به طور چشمگیری معیوب بود.
سندروم RSH/Smith – lemli- opitz یک بدشکلی اتوزومی مغلوب یا سندروم عقب ماندگی جسمی است که به وسیله یک نقص مادرزادی از متابولیسم کلسترول به وجود میآید. فنوتیپ RSH/SLOS متنوع است، ولی به طور تیپیک شامل ناهنجاریهای مربوط به چهره، انومالی های عضو، عقب ماندگی رشدی، مشکلات رفتاری و عقب ماندگی ذهنی . در دو بیمار RSH/SLOS کاهش کلسترول و افزایش 7- دهیدروکلسترول (7-DHC) یافت شد. کار بعدی که نشان داد RSH/SLOS یک نقص مادرزادی بیوسنتز کلسترول است به علت نقص فعالیت 3- – هیدروکسی استرول 57 ردوکتاز است.
در سیستم عصبی مرکزی هیدروکسی استرول 57 ردوکتاز همچنین برای کاهش 7-دهیدرودسموسترول در بیوسنتز دسموسترول عمل می کند. در حال حاضر بیش از 70 جهش مختلف از DHCR7 در بیماران با RSH/SLOS مشخص شده است.
آنالیز بیوشیمیایی حیوانات DhCr7-1-
کلسترول بافت و سرم (A) و (B) 7-DHC سطوح به وسیله GC/MS در توله های تازه متولد شده Dhcr7+/+ , +/- , -/- اندازه گیری شد. کاهش کلسترول و افزایش سطوح 7-DHC در بافتهای مختلف از توله های Dhcr 7-/- موجود بودند. ( C) سطوح 8 دهیدروکلسترول به طول قابل توجهی در نمونه های بافت و سرم از توله های Dhcr7-/- افزایش یافتند. (D) سطوح دسموسترول به طول قابل توجه در کورتکس و مغز میانی از توله های Dhcr7-/- در مقایسه با کنترل کاهش یافت. (E ) احیای ارگوسترول به brassicasterol به طور چشمگیر در فیبروبلاستهای پوست از حیوانات Dhcr7-/- کم شد (P <0/001) در مقایسه با فیبروبلاستهای پوست Dhcr7+/+ تفاوت معناداری در فیبربلاستهای مشتق شده از توله های +/+ یا -/+ دیده نشد. (F ) سطح کلسترول کبد از +/+ (مربع بسته) و -/- (دایره بسته) و سطح 7-DHC از +/+ (مربع باز) و -/- (دایره باز) به وسیله GC/MS در طی رشد و نمو تعیین می‎شود. (G ) سطح کلسترول و 7-DHC به عنوان درصدی از استرول های کل در مغز جنین های رشد یافته می‎باشد. (H) سطوح دسموسترول و 7-DHD به عنوان درصدی از استرولهای کل در مغزهای جنین رشد یافته می‎باشد.
خصوصیات فنوتیپی Dhcr7-/- در ( A) . mice توله های Dhcr7-/- کوچکتر بودند و فاقد نقطه شیری. بعضی توله های Dhcr7-/- فاقد دریچه بینی بودند. (B) حرکات کاهش یافته خصوصیت توله های موتان یافته Dhcr7 بود. ( C) توله های Dhcr7-/- عقب ماندگی رشدی درون رحمی را نشان داند که بیشتر در طی 2 روز آخر بارداری مشخص می شد. ( D) دریچه های بینی حساس در این توله های کنترل 1 روزه دیده می‎شود. (E ) دریچه های بینی در توله های Dhcr7-/- تازه متولد شده مسدود شده هستند. (F ) و Dhcr7-/- (G) توله های تازه متولد شده بسته شدن بینی را در حیوانات جهش یافته نشان می‎دهد. (بزرگنمایی X10) (H) با بزرگنمایی بالایی (20 X) کراتینه شدن بینی در بسیاری از حیوانات Dhcr7-/-یافت شد. (I) کام شکاف دار در 9% از توله های Dhcr7-/- یافت شد. رنگ آمیزی هماتوکسیلین و ائوزین از Dhcr7+/+ (J) و جهش یافته Dhcr7-/- (K)

خصوصیات نوروفیزیولوژیکی توله های Dhcr7-/-.
خواص الکتروفیزیولوژیکی نورونهای موتان و کنترل توله های تازه متولد شده از قشر مغزی در قطعات مغز ثبت شده اند هم کنترل (A) و هم موتان (B) نورونهای قشری یک ولتاژ وابسته به جریانات سدیم را نشان می دهند که به وسیله یک ولتاژ -30 mv از یک نگهدارنده پتانسیل -90 mv فعال می‎شود. کنترل (C) و جهش یافته (D) نورونهای قشری یک پاسخ مشابه به را نشان می دهند. نورونهای قشری کنترل (E) به طور چشمگیری به گلوتامات نسبت به نورونهای قشری توله های Dhcr7-/- حساستر بودند (F) .

RSH/SLOS یکی از خطاهای مادرزادی متابولیسم است که به عنوان بدشکلی چندگانه سندروم عقب ماندگی جسمی معرفی می شود، و یک خطای مادرزادی post- squalene از بیوسنتز کلسترول است. دیگر خطاهای مادرزادی post- squalene بیوسنتز کلسترول شامل دسموسترولوزیز، کوندرو دیسپلازی غالب وابسته به x از نوع Conradi- Hunermann و همی دیسپلازی ارثی، خال گوشتی و نقص عضو سندروم (CHILD) تعیین نقوص بیوشیمیایی و ژنتیکی در این گروه از سندرومهای بدشکلی متابولیک پایه دانستنی های بیوشیمیایی، مولکولی، سلولی و فرایندهای رشد و نموی را که زمینه فیزیولوژی آسیب شناسی از این نارسایی ها می‎باشد مهیا می کند.
توصیف صفات اختصاصی استرولها در نمونه های سرم و بافت از حیوانات Dhcr7-/- وجود دارد که نشان می‎دهد افزایش 7-DHC و کاهش سطح کلسترول در مقایسه با نمونه های بافت و سرم از توله های کنترل که شبیه به RHS/SLOS انسان می‎باشد.
اشکال ویژگیهای ریختی در این mouse model از RSH/SLOS محدود به حفظ سوراخ بینی، عقب ماندگی رشدی بین رحمی و شکاف کام می‎باشد. شکاف کام در 9% از توله های Dhcr7-/- یافت شده است. گزارش شده است که شکاف کام در 37-47% از بیماران RSH/SLOS موجود است. ناهنجاری CNS و آدرنال و کلیوی و عضوی مشاهده نشد.

لاتواسترولوزیر: یک نقص مادرزادی سنتز کلسترول در انسان و موش به علت کمبود لاتوسترول 5- دساتوراز
لاتوسترول 5- دساتوراز تبدیل لاتوسترول به 7 دهیدروکسی کلسترول را در مرحله پایانی سنتز کلسترول کاتالیز می کند. نقص های مادرزادی سنتز کلسترول اساس یک گروه سندروم های بدشکلی انسان شامل سندروم (SLOS) ، دسموسترولوزیز، سندروم CDPX2 , CHILD و لاتوسترولوزیز می‎باشد.
ماژن لاتوسترول 5-دساتوراز (SC5d) را به منظور تحقق بخشیدن به یافته هایمان از فرایندهای پاتوفیزیولوژیکی تحت این نارسایی ها و برای به دست آوردن بصیرت نسبت به این نارسایی ها تخریب می کنیم.
بچه های SC5d-1 مرده به دنیا آمدند، لاتوسترول بالا دارند و سطح کلسترولشان کم است . عیب SC5d-/- یافت شده سازگار با پیامهای جوجه تیغی آسیب دیده می‎باشد و به نظر می رسد که نتیجه کاهش کلسترول نسبت به افزایش لاتوسترول می‎باشد. بیماری که در ابتدا به عنوان SLOS غیرطبیعی با mucolipidosis وجود داشت با تجزیه مولکولی و بیوشیمیایی به عنوان لاتوسترولوزیز نشان داد. ما یک جهش هموزیگوت از
SC5D در این بیماران تعریف کردیم. یک جنبه واحد از فنوتیپ لاتوسترولوزیز ترکیبی از سندروم بد شکلی و نقص ذخیره درون سلولی می‎باشد.
چنانچه نشان داده شد نقوص مادرزادی سنتز کلسترول باعث تعدادی سندرومهای بدشکلی در انسان می‎شود به عنوان مثال سندروم SLOS به علت نقص فعالیت آنزیم -B3 هیدروکسی استرول ردوکتاز می‎باشد. دیگر سندرومهای بدشکلی به علت نقص سنتز کلسترول شامل دسموسترولوزیز (نقص در 3 هیدروکسی استرول و ایزومراز)، دیسپلازی اسکلتی گرینبرگ (نقص در 3 هیدروکسی استرول و ایزومراز و 3 هیدروکسی استرول دهیدروژناز). اگرچه نقص مولکولی گزارش نشده است، فعالیت لانوسترول 14- دی متیلاز آسیب دیده مرتبط با بعضی موارد از سندرم Antley- Bixler می‎باشد.
لاتوسترول 5 دساتوراز (ژن SC5D) تبدیل لاتوسترول به 7 دهیدروکلسترول در مسیر سنتز کلسترول بر عهده دارد. در مرحله آنزیمی بعدی، 7 دهیدروکلسترول به وسیله دهیدروکلسترول/ دوکتاز احیا می‎شود و کلسترول را به وجود می‎آورد. جهش های 7 دهیدروکسی ردوکتاز باعث SLOS می‎شود که یک بیماری اتوزومی مغلوب سندروم ناهنجاری چندگانه، عقب ماندگی مادرزادی با تخمین عمومیت تا در امریکای شمالی.
بچه های Dhcr7-/- عقب ماندگی جسمی و غیرطبیعی بودن چهره ای جمجمه ای شامل شکاف کام، تغذیه ضعیف و مکیدن ناهماهنگ، هیپوتونی و حرکات کاهش یافته را نشان دادند. برای یافتن فرایندهای پاتوفیزیولوژیکی که اساس پیدایش ناهنجاری در SLOS و Dhcr7-/- هستند اثرات کاهش سطح کلسترول در مقابل اثرات نقص زای افزایش 7DHC را بررسی می کنیم. برای کمک به تمایز بین این افراد دو امکان، مامدل mouse در Sc5d تخریب شده، تولید می کنیم. از جنین های موتان SC5d انتظار می رود که کاهش در سطح کلسترول داشته باشند مانند جنین های موتان Dhcr7 ، با این وجود، لاتوسترول نسبت به 7DHC به عنوان ماده میانی تجمع می یابد. دومین هدف تولید موتان Sc5d تشخیص سندرم لاتوسترولوزیز انسانی می‎باشد.
تخریب ژن لاتوسترول 5- دساتوراز:
SC5d در سلولهای بنیادی جنین موش با استفاده از ترکیب مجدد همولوگ هدفدار تخریب شد. ترکیب مجدد بین ناقل و الل SC5d اندوژن منجر به ورود ژن نئومایسین فسفوترانسفراز و حذف اگزون 5 و جزئی از اگزون 6 ژن SC5d شد. آنالیزساترن بلات DNAی ژنومی ECORI از کلونهای سلول بنیادی جنینی با مقاومت G418 ، 2 کلون 5/1% را تشخیص داد در ترکیب جدید همولوگ که بین ناقل و الل SC5d اتفاق افتاد. کلون های 48 و 83 استفاده شد برای تولید یاخته هایی که انتقال می دهند و یک فنوتیپ تشخیصی با این خطوط مشاهده شد.
موش هتروزیگوت فنوتیپ نرمال را نشان داد. بنابراین ما SC5d+/- را برای تعیین اینکه یک فنوتیپ مغلوب حضور دارد نشان می‎دهیم. پس یک نسبت مندلی بین زاده ها رعایت شد — %3/22 و -+%50 و ++ %5/27
خصوصیات فنوتیپی -/- Sc5d :
این زاده ها عقب مانده جسمی بودند و ناهنجاریهایی در چهره و جمجمه داشتند و اعضای کوتاه داشتند و دم های پیچ خورده داشتند. فعالیت قلبی در این جنین ها فقط از تولد بود و این زاده در طی و یا بلافاصله پس از تولد مردند. وزن داخل رحمی این موتان ها بود در مقایسه با وزن شاهد که می‎باشد غیرطبیعی بودن چهره و جمجمه شامل آرواره کوچک، شکاف کام و frontonasal باریک و عیوب کاسه سر. نقص micro g nathia (آرواره کوچک) در همه Sc5d-/- مشخص بود. رنگ آمیزی Alizarin red و alcian blue ثابت کرد که micro gnathia به علت هیپوپلازی کمان ماندیبولار پشتی می‎باشد. شکاف کام در 88% زاده ها دیده شد ولی در 38 شاهد با استفاده از تست fisher دیده نشد. در این موتان ها بینی نسبت به زاده های نرمال باریکتر بود و مواد معدنی استخوان بین پریتال، هیپوپلاستیک بود. در 10 جنین کنترل دیده شود. دیگر یافته های فنوتیپی شامل دنده های باریک و دم های پیچ خورده می‎باشد. تست هیستولوژیکی برای کاهش گلیکوژن در کبد، کاهش گرانولهای زیموژن در پانکراس ، افزایش و اکوئله شده در چربی قهوه ای، ادم زیرپوستی و انتشار فرو افت در شش محسوس بود. چیز غیرطبیعی در طحال، تیموس، آدرنال، بیضه/ تخمدان و طناب پشتی مشاهده نشد.
تطبیق یک بیمار انسان لاتواسترولوزیز:
موشهای Sc5d-/- بسیاری از فنوتیپهای یافت شده در SLOS را دارند. بنابراین ما توجه می کنیم به فیبروبلاست های یک بیمار SLOS که در 18 هفتگی با ذخیره درون سلولی اش مرده است. این بیماران به SLOS شبیه اند از آن جایی که رشد کمی دارند و همچنین دارای میکروسفالی، پتوزیز، کاتاراکت، بینی کوتاه، آرواره کوچک، ستیغ oveolar برجسته، آلت تناسلی نامشخص و … این بیماران از SLOS متفاوتند از آنجایی که تست هیستوپاتولوژیکی تجمع موکوپلی ساکاریدها و موکولیپیدها را در ماکروفاژهای بافت نشان داده و همچنین سلول های کوپفر کبد و سلولهای بدون نورون سیستم عصبی مرکزی. در مقایسه با سلول شاهد تجزیه gas chromatography / mass spectrometry از استرول در مورد فیبروبلاستهای بیمار که در محیط با کمبود کلسترول رشد داده شد، حضور یک پیک استرول افزایشی نشان داده شد و زمان بازداری این پیک با استفاده از لاتوسترول استاندارد مشخص شد. طیف جرمی این پیک به وسیله لاتوسترول استاندارد مشخص شد و طیف ها برای لاتوسترول منتشر شد. سازگار با نقص فعالیت SC5D ، فیبروبلاستهای بیمار، لاتوسترول را تجمع دادند وقتی که در محیط با کمبود کلسترول رشد یافتند. پس از 6 روز در محیط کشت، لاتوسترول محاسبه شد و کل استرول های فیبروبلاستهای موتان بود در مقایسه با در فیبروبلاستهای شاهد برای پایداری نقص فعالیت آنزیمی SC5D در فیبروبلاستهای بیمار که به علت موتاسیون ژن SC5D می باشد، رونویسی از فیبروبلاستهای بیمار بوسیله RT- PCR تکثیر یافت و توالی یابی شد. یک موتاسیون منفرد 137 A > C (Y 46S) مشخص شد. این موتاسیون منفرد بوسیله توالی ژنومی تایید شد. هر یک از والدین این زاده موتان برای این جهش هتروزیگوت بودند. رابطه خویشاوندی بین والدین وجود ندارد. با این وجود هر یک از والدین فرانسوی و کانادایی هستند. الل 137 A > C در 116 کروموزوم نرمال آشکار نشد و موقعیت Y46 در یک aaی حفاظت شده در اولین اگزون کد شده قرار دارد. ژن SC5D روی کروموزوم 11 قرار دارد.
خصوصیات بیوشیمیایی Sc5d-/- موش و فیبروبلاستها:
آنالیز استرول با استفاده از gas chromatography / mass spectrometry نشان داد که بافتها از جنین های Sc5d-/- 5/18 E افزایش سطح لاتوسترول و کاهش سطح کلسترول را دارا می باشند. در مقایسه با بافتهایی از جنین های Sc5d+/+ , Sc5d+/- در بافتهای مختلف لاتوسترول در Sc5d-/- به این شکل وجود دارد. 39% در سرم، 48% در پوست، %53 در مغز میانی، %62 در کبد، %52 در کلیه، 55% در عضله اسکلتی، این درصدها نسبت به کل استرول هستند. در بافتهای Sc5d+/+ لاتوسترول %1/1-1/0 کل استرول محاسبه شده با بالاترین مقدارش در پوست (%9/0) و مغز میانی (%1/1) . در پوست و مغز میانی از جنین های E18/5Sc5d+/- ، لاتوسترول %5/3 و %2/4 از کل استرول می‎باشد و در بافتهای محیطی از %9/1-2/0 کل استرول هاست. در بافت کبد Sc5d-/- لاتوسترول افزایش می یابد از %32 در 5/12 E به %61 در 5/18E با انطباقی در کاهش کلسترول. کاهش کلسترول در جنین های Sc5d-/- پیشرفته تر معرف رقیق شدن کلسترول مشتق شده مادری از کیسه زرده به عنوان سنتز اندوژن است که منجر به تجمع لاتوسترول می‎شود.
دسموسترول یک استرول اصلی است که حضور دارد در سیستم عصبی مرکزی برای شروع میلینی شدن. در سنتز دسموسترول Sc5d تبدیل کلستا 24 و 7- دی ان ال را برای تولید 7 دهیدرودسموسترول کاتالیز می کند که آن سپس به وسیله Dhcr7 احیا می شود برای تشکیل دسموسترول در بافت پوست های جنین Sc5d-/- 5/18E دسموسترول کاهش می یابد و وجود دارد یک تجمع fold-35 کلستا 24 و7 دی ان- اُل به اضافه ی تجمع 63- fold لاتوسترول. بافت پوست در جنین های هتروزیگوت افزایش کمی را هم در لاتوسترول (fold -2/4) و هم در کلستا 24 و 7- دی ان – ال (foll-2/2) نشان می‎دهد.
ناهنجاریهایی که در Sc5d-/- یافت شده بسیار شدیدتر از Dhcr-/- می باشد. ما مقایسه می کنیم تعدادی از پارامترهای بیوشیمیایی را بین جنین های Sc5d-/- و Dhcr7-/- برای تعیین اینکه چه چیزی ممکن است اساس شدت افزایش لاتوسترولوزیز در mouse model باشد. برای یافتن کلسترول کل بیشتر و کمبود استرول کل در mouse model lathostrelosis ما کلسترول کل و استرول کل را در Sc5d-/- , Dhcr7-/- را در بافتهای موش مقایسه می کنیم. ما تایید می کنیم سطوح استرول را که کاهش یافته اند در سرم از جنین های
E18/5 Dhcr-/- چنانچه قبلا توسط Fitzky گزارش شده بود. با این وجود سطوح استرول و کلسترول کل در پوست و کبد از جنین های Dhcr7-/- و Sc5d-/- شبیه اند. در اندازه گیری کلسترول کل، کلسترول استریفیه و غیراستریفیه تشخیص داده نمی‎شوند. اگرچه سطوح کلسترول کل بین دو mouse model مشابه اند، کمبود بیشتر از کلسترول آزاد یا استریفیه می‎تواند توضیح دهد شدت فنوتیپی افزایش یافته را در لاتوسترولوزیز

REFRENCES
1997
Westfall D, Aboushadi N, Shackelford JE, Krisans SK. 1997. Metabolism of farnesol:
phosphorylation of farnesol by rat liver microsomal and peroxisomal fractions.
Biochem Biophys Res Commun 230: 562-8.
Paton VG, Shackerford JE, Krisans SK. 1997. Cloning and subcellular localization of hamster and rat isopentenyl diphosphate dimethylallyl diphosphate isomerase. A
PTSI motif targets the enzyme to peroxisomes. J Biol Chem 272: 18945-50.
Engfelt WH, Shackelford JE, Aboushadi N, Jessani N, Masuda K. Paton VG, Keller GA, Krisans SK. 1997. Characterization of UT2 cells. The induction of peroxisomal 3-hydroxy-3- methylglutary – coenzyme a reductase. J Biol Chem 272: 24579-87.
1998
'Wanders RJ , Romeijn GJ. 1998. Differential deficiency of mevalonate kinase and
phosphomevalonate kinase in patients with distinct defects in peroxisome biogenesis:
evidence for a major role of peroxisomes in cholestrol biosynthesis. Biochem Biophys Res Commun 247 : 663-7.
Aboushadi N, Krisans SK. 1998. Analysis of isoprenoid biosynthesis in peroxisomal deficient Pex2- CHO cell lines. J Lipid Res 39: 1781- 91.
1999
Olivier LM, Chambliss KL, Gibson KM, Krisans SK. 1999. Characterization of phosphomevalonate kinase: chromosomal localization , regulation , and subcellular targeting. J Lipid Res 40 : 672- 9.
Aboushadi N, Engfelt WH, Paton VG, Krisans SK. 1999. Role of peroxisomes in isoprenoid biosynthesis. J Histochem Cytochem 47: 1127- 32.
Appelkvist EL, Venizelos N, Zhang Y, Parmryd I, Hagenfeldt L, Dallner G. 1999.
Synthesis of mevalonate pathway lipids in fibroblasts from Zellweger and X- linked ALD patients. Pediatr Res 46: 345-50.
2000
Aboushadi N, Shackleford JE, Jessani N, Gentile A, Krisans SK. 2000.
Characterization of peroxisomal 3-hydroxy- 3- methylglutary coenzyme A reductase in peroxisomes: stero biosynthesis , phosphyorylation , degraation , and stain inhibition. Biochemistry 39: 237- 47.
Tint , G. S. , Irons, M., Elias , E. R., Batta, A. K., Frieden , R., Chen, T.S. and Salen, G. (1994) Defective cholesterol biosynthesis associated with the Smith- Lemli- Opitz syndrome. New Engl. J. Med., 330, 107- 113. [Abstract/ Free Full Text]
Kelley , R.I. (2000) Inborn errors of cholesterol biosynthesis. Adv. Pediatr., 47, 1-53. [Medline]
Kelley, R. I. and Herman, G. E. (2001) Inborn errors of cholesterol biosynthesis. A. Rev. Genomics Hum. Genet., 2, 299- 341. [CrossRef][ISI]
Opitz, J.M., Gilbert- Barness, E., Ackerman, J. and Lowichik , a. (2002) Cholesterol and development : the RSH ('Smith – Lemli- Opitz') syndrome and related conditions. Pediatr. Pathol. Mol. Med., 21, 153- 181. [Crossref][ISI][Medline]
Waterham, H.R., Koster, J., Mooyer, P., Noort Gv, G., Kelley, R.I., Wilcox, W.R. Wanders, R.j., Hennekam , R.C. and Oosterwijk , J.C. (2003) Autosomal recessive HEM/Greenberg skeletal dysplasia is caused by 3beta-hydroxysterol delta 14-reductase deficiency due to mutations in the lamin B receptor gene. Am. J. Hum. Genet., 72, 1013-1017 [CrossRef][ISI][Medline]
Nowaczyk, M. J., McCaughey, D., Whelan, D.T. and Porter, F. D. (2001) Incidence of Smith – Lemli- Opitz syndrome in Ontario , Canada. Am. J. Med. Genet., 102, 18-20. [CrossRef][ISI][Medline]
Wassif, C. A., Zhu, P., Kratz, L., Krakowiak, P.A., Battaile, K.P., Weight, F.F.Grinberg, A., Steiner, R.D., Nwokoro, N.A., Kelley, R.I. et al. (2001) Biochemical , phenotypic and neurophysiological characterization of a genetic mouse model of RSH/Smith – Lemli- Opitz syndrome. Hum. Mol. Genet., 10, 555-564. [Abstract/Free Full Text]
Parnes, S., Hunter, A.G., Jimenez, C., Carpenter, B.F. and MacDonald, I. (1990) Apparent Smith- Lemli- Opitz syndrome in a child with a previously undescribed form of mucolipidosis not involving the neurons. Am. J. Med. Genel., 35,397-405. [ISI][Medline]

دانشگاه آزاد اسلامی
واحد علوم وتحقیقات

عنوان :
بیوسنتز کلسترول

استاد راهنما:

فهرست مطالب
عنوان صفحه
معادله کلی مسیر بیوسنتز کلسترول 1
بیوسنتز کلسترول 2
بیوسنتز کلسترول- مرحله اول 2
بیوسنتز کلسترول- مرحله دوم 4
بیوسنتز کلسترول- مرحله سوم 6
تنظیم بیوسنتز کلسترول 7
SREBPS چیست؟ 10
ناهنجاریهای مربوط به نقص در بیوسنتز کلسترول 11
– سندروم SLOS 11
– لاتواسترولوزیز 16
منابع 23

8