+ 86-29-88453375
Ангельская

Што такое Экдизон?

2023-11-03

Экдзізон гэта стэроідны гармон, які гуляе важную ролю ў рэгуляцыі росту, развіцця і размнажэння насякомых, ракападобных і раслін. Упершыню выяўлены ў насякомых у 1950-х гадах, экдызон стаў важнай сігнальнай малекулай, якая мае мноства прымянення ў медыцыне, сельскай гаспадарцы і біятэхналогіі. У гэтым артыкуле будзе дадзены глыбокі агляд экдызона, ад яго хімічнай структуры і біясінтэзу да разнастайных біялагічных функцый і перспектыўных прымянення ў розных галінах.

Увядзенне

экдызон сыравіна.jpgЭкдызон - гэта стэроідны прогормон і папярэднік асноўнага гармона лінькі насякомых - 20-гідраксіэкдызона. У насякомых,20 бэта гидроксиэкдизон каардынуе пераходы ў развіцці, уключаючы ліньку лічынак, метамарфоз і размнажэнне. Гармон выпрацоўваецца ў спецыялізаваных залозах унутранай сакрэцыі і вылучаецца ў кроў казуркі, каб ініцыяваць фізіялагічныя змены шляхам звязвання з тканінамі-мішэнямі. Экдызон дапамагае рэгуляваць экспрэсію вялікай колькасці генаў, якія ўдзельнічаюць у паспяванні і адаптацыі насякомых.

У раслін экдызон аказвае стымулюючы рост і ахоўны эфект як ад абіятычных, так і ад біятычных фактараў стрэсу. Адкрыццё шматграннай ролі экдызона адкрыла інтрыгуючыя магчымасці для барацьбы з насякомымі ў сельскай гаспадарцы, павышэння прадуктыўнасці раслін і інавацыйных тэрапеўтычных падыходаў у медыцыне. Аднак прымяненне экдызона патрабуе таксама дбайнай ацэнкі патэнцыйнага экалагічнага ўздзеяння і этычных праблем.

Вывучэнне прыроды экдызона

Экдзізон належыць да групы гармонаў, званых экдыстэроідамі, якія па сваёй структуры падобныя на стэроідныя гармоны, атрыманыя з халестэрыну ў пазваночных. Упершыню ён быў вылучаны і ахарактарызаваны з лялячак шаўкапрада ў 1954 г. Карлсанам і Бутэнандтам, якія назвалі яго "экдызон" ад грэчаскага слова ecdysis, што азначае лінька.

Экдызон гуляе цэнтральную ролю ў рэгуляванні і каардынацыі развіцця насякомых. Стымулюючы або падаўляючы пэўныя гены, ён кантралюе разнастайныя працэсы, уключаючы ліньку лічынак, метамарфоз да лялячкі і дарослай стадыі, размнажэнне і дыяпаузу - перыяд спакою. Час і вылучэнне экдызона неабходна дакладна кантраляваць, каб забяспечыць нармальны рост.

У раслінах экдызон удзельнічае ў розных фізіялагічных працэсах, такіх як падаўжэнне клетак, рост каранёў, развіццё эмбрыёна і размнажэнне. Гэта таксама дазваляе раслінам адаптавацца да фактараў стрэсу ў навакольным асяроддзі, запускаючы ахоўныя метабалічныя рэакцыі.

Хімічная структура і біясінтэз экдызона

Экдызон належыць да сямейства экдыстэроідаў полігідраксіляваных стэролаў. Яго хімічная назва - 2β,3β,14α,22R,25-пентагідраксіхалест-7-эн-6-он. Стэроідная структура складаецца з чатырох злітых вуглевадародных кольцаў з гідраксільнымі групамі ў пэўных пазіцыях.

У насякомых і ракападобных, bгэта экдызон сінтэзуецца з дыетычных стеролов ў эндакрынных тканінах, такіх як проторакальные залозы, яечнікі і яечкі. Халестэрын ператвараецца ў розныя прамежкавыя прадукты праз шэраг рэакцый, катализируемых ферментамі. Асноўны шлях біясінтэзу ўключае гідраксіляванне і акісленне 7-дэгідрахалестэрыну з адукацыяй экдызона.

Расліны вырабляюць экдызон як праз мевалонатны шлях у цытаплазме, так і праз немевалонатны шлях у пластыдах. Ключавыя ферменты, такія як SMT і SMO, каталізуюць этапы пераўтварэння цыклаартэнолу ў экдызон (7). Такія фактары навакольнага асяроддзя, як тэмпература, харчаванне і стрэс, могуць уплываць на ўзровень экдызона, рэгулюючы экспрэсію генаў біясінтэтычных ферментаў.

лялечка шаўкапрада.jpegЛялячка шаўкапрада.png

Функцыі і дзеянне экдызона на насякомых

У лічынак і німф насякомых, экдызон ініцыюе перыядычнае скіданне або ліньку экзашкілета. Ён завяршае рост лічынак, пераводзячы метабалізм з кармлення на блукаючыя паводзіны, рыхтуючыся да метамарфозу (8). Экдызон стымулюе выпрацоўку новага экзашкілета пад старым.

На апошняй лічынкавай стадыі моцны імпульс экдызона прымушае лічынку спыніць харчаванне і шукаць ідэальнае месца для акуклення. У пачатку метамарфозу экдызон выклікае адукацыю пупарыя і глыбокія структурныя змены для ператварэння ў дарослае асобіна. Час і велічыня выкіду экдызона дакладна кантралююцца.

Экдызон і ювенільныя гармоны працуюць разам, каб каардынаваць пераходы ў развіцці. Ювенільны гармон прадухіляе заўчасныя метамарфозы на ранніх лічынкавых стадыях. Падзенне ювенільнага гармона непасрэдна перад акуклення дазваляе экдызону выклікаць метамарфоз. У дарослых самак экдизон стымулюе вителлогенез або яйцекладку.

Агоністы экдызона могуць парушыць развіццё насякомых і вывучаюцца ў якасці альтэрнатывы звычайным пестыцыдам. Яны могуць быць менш таксічнымі для немэтавых відаў, аднак у насякомых можа развіцца ўстойлівасць да агоністом экдызону.

Экдызон ў раслінах: рэгуляцыя росту і ахоўныя механізмы

У раслінах экдызон спрыяе падаўжэнню, дыферэнцыяцыі і росту клетак. Экдызон рэгулюе такія працэсы, як прарастанне насення, рост каранёў, развіццё кветак, старэнне і адпадзенне. Гэта дапамагае мабілізаваць пажыўныя рэчывы для падтрымкі хуткага росту расады і актывацыі ахоўных механізмаў.

Узровень экдызона рэзка ўзрастае, калі расліны знаходзяцца ў біятычным стрэсе, як насякомыя траваедныя. Гэта выклікае выпрацоўку ахоўных злучэнняў, якія адбіваюцца ад нападнікаў або памяншаюць харчаванне насякомых. Экдызон таксама дазваляе раслінам супрацьстаяць абіятычным стрэсам, уключаючы салёнасць, засуху, экстрэмальныя тэмпературы і хімічныя таксіны.

Даказана, што апырскванне лісця, якое змяшчае экдызон, павялічвае ўраджайнасць, паскарае красаванне і павышае ўстойлівасць да хваробатворных мікраарганізмаў. Аднак сінтэтычныя аналагі часам могуць перашкаджаць размнажэнню расліны. Для выкарыстання пераваг экдызона ў сельскай гаспадарцы неабходны належныя метады прымянення і дазоўкі.

Медыцынскае і біятэхналагічнае прымяненне экдызона

Экстракт расіны.jpgЭкдистероиды праяўляюць анабалічныя эфекты ў млекакормячых, узмацняючы сінтэз бялку і фізічную працаздольнасць без андрогенных пабочных эфектаў. Аналагі экдызона даследуюцца для тэрапеўтычнага выкарыстання, напрыклад, для падтрымкі росту мышачнай масы або лячэння дыябету і неўралагічных захворванняў.

У біятэхналогіі экдызон забяспечвае магутную індуцыбельную сістэму экспрэсіі генаў у клеткавых культурах і трансгенных арганізмах. Рэцэптар экдызона можа быць убудаваны ў клеткі разам з цікавым генам. Даданне экдызона выклікае залежную ад дозы актывацыю гена-мішэні. Гэта дазваляе дакладна кантраляваць час і ўзровень экспрэсіі генаў.

Экдызон таксама выкарыстоўваецца як нетоксичный «хімічны ліганд» для выбарчага знішчэння сканструяваных клетак пасля таго, як яны адслужылі сваю мэту, напрыклад, у клетачнай тэрапіі (16). Далейшыя інавацыі на аснове экдызона вывучаюцца ў сінтэтычнай біялогіі, бялковай інжынерыі і біясенсарах.

Меркаванні па бяспецы і этычныя наступствы

Нягледзячы на ​​тое, што экдызон шматабяцальны ў многіх галінах, ён патрабуе разумнага выкарыстання. У сельскай гаспадарцы неабходна ацэньваць уздзеянне на нямэтавыя віды і развіццё ўстойлівасці. Як аналаг чалавечых гармонаў, яго медыцынскае прымяненне патрабуе строгага прафілявання бяспекі. Неабходна даследаваць уздзеянне буйнамаштабнага выкарыстання на навакольнае асяроддзе, уключаючы назапашванне рэшткаў і ўздзеянне харчовага ланцуга.

Этычныя пытанні сканцэнтраваны на дабрабыце насякомых, роўным доступе да тэрапіі на аснове экдызона, празрыстасці ў дачыненні да генна-інжынерных арганізмаў і прадухіленні няправільнага выкарыстання біятэхналогій. Палітычныя меры неабходныя для забеспячэння адказна збалансаванага прасоўвання інавацый, звязаных з экдызонам. Грамадскае ўзаемадзеянне і празрыстая ацэнка рызык і выгод мае вырашальнае значэнне.

Як вырабляецца экдызон?

У насякомых, экдысанe сінтэзуецца з дыетычнага халестэрыну або фітастэролаў у прагрудных залозах, яечніках, яечках і іншых тканінах праз серыю ферментатыўных этапаў (20). Асноўны шлях біясінтэзу ўключае ператварэнне 7-дэгідрахалестэрыну ў розныя прамежкавыя прадукты, уключаючы кетодиол, кетотриол, 2-дезоксиэкдизон і, нарэшце, экдизон праз дзеянне спецыфічных ферментаў цытахром Р450 і іншых каталізатараў. Такія фактары навакольнага асяроддзя, як тэмпература і харчаванне, рэгулююць біясінтэз экдызона, кантралюючы экспрэсію задзейнічаных ферментаў.

У раслінах экдызон утвараецца як праз мевалонатны шлях у цытаплазме, так і праз немевалонатны шлях у пластыдах, пачынаючы з фарнезілпірафасфату або геранілгеранілпірафасфату. Такія ферменты, як SMT, DWF4 і SMO, апасродкуюць шэраг рэакцый, якія ператвараюць цыклаартэнол у экдызон. Ўздзеянне святла, сігналы развіцця і фактары стрэсу мадулююць біясінтэз экдызона ў раслінах.

Што рэгулюе гармон экдызон?

гармон экдызон.jpg     Экдзізон рэгулюе разнастайны спектр працэсаў развіцця, фізіялагічных і клеткавых (23):

     -Рост і лінька ў няспелых насякомых  

     -Метамарфоз ад лічынкі да лялячкі да дарослых формаў

     -Размнажэнне і вытворчасць яек у дарослых насякомых

     -Рост, дыферэнцыяцыя клетак і фарміраванне органаў у раслін

     -Рэакцыі адаптацыі да стрэсу ў раслін

     -Актывацыя сінтэзу злучэння абароны ў раслінах

     -Экспрэсія генаў праз ядзерныя рэцэптары экдызона

     -Сінтэз бялку і функцыя ферментаў

     -Метабалізм ліпідаў, вугляводаў і бялкоў

     -Акісляльны гамеастаз і детоксікація

     - Праліферацыя, дыферэнцыяцыя і апоптоз клетак

     -Перабудова аксонаў і абразанне дендрытаў у насякомых

     -Паводзіны, звязаныя з размнажэннем і пошукам ежы

У чым розніца паміж ювенільным гармонам і экдизоном?

Хоць абодва з'яўляюцца ключавымі гармонамі ў насякомых, ювенільны гармон і экдызон выконваюць розныя ролі:

-Экдызон ініцыюе ліньку і метамарфоз, тады як ювенільны гармон прадухіляе метамарфоз.

- На стадыі перад дарослым узростам экдызон выклікае ліньку, у той час як ювенільны гармон душыць паспяванне паміж лінькамі.

-Высокі экдызон і нізкі ўзровень ювенільных гармонаў выклікаюць метамарфоз. Адваротнае суадносіны падтрымлівае стадыю лічынкі.

-Экдызон - гэта стэроідны гармон, а ювенільны гармон - сесквітэрпеноід.

-Экдызон выпрацоўваецца ў проторакальных залозах, у той час як ювенільны гармон сінтэзуецца ў карпусах allata.

-Эфекты экдызона апасродкаваны ядзернымі рэцэптарамі. Ювенільны гармон выкарыстоўвае мембранныя рэцэптары.

- Узровень экдызона дасягае піку ў розны час. Ювенільны гармон мае адносна нізкія ваганні ўзроўню.

-У дарослых экдызон стымулюе размнажэнне, а ювенільны гармон рэгулюе паводзіны, звязаныя з пошукам ежы і размнажэннем.

Іх скаардынаванае дзеянне дазваляе казуркам пераходзіць паміж стадыямі жыцця. Узаемадзеянне паміж экдызонам і ювенільнымі гармонамі забяспечвае правільны час развіцця.

заключэнне

Экдызон - шматфункцыянальны гармон, які каардынуе разнастайныя і складаныя працэсы развіцця ў насякомых і раслін. Наша паглыбленне разумення сігнальных шляхоў і функцый экдызона працягвае разгадваць яго глыбокі ўплыў на біялогію арганізма. Выкарыстанне прымянення экдызона ў сельскай гаспадарцы, медыцыне і біятэхналогіях мае вялікія перспектывы, але таксама патрабуе адказнага кантролю ў дачыненні да эфектыўнасці, бяспекі і этычных меркаванняў. Далейшыя даследаванні і адкрыты дыялог маюць вырашальнае значэнне для стварэння збалансаванай асновы для ператварэння навукі аб экдызоне ў эфектыўныя інавацыі на карысць здароўя чалавека і экалагічнага дабрабыту.

WELLGREEN з'яўляецца інавацыйным вытворцам раслінных экстрактаў з 2011 года, сертыфікаваным па ISO9001:2015, ISO22000, HALAL, KOSHER, HACCP і арганічным сертыфікатам. Калі трэба Экдизон парашок, калі ласка, неадкладна звяжыцеся з намі па электроннай пошце:wgt@allwellcn.com Мы можам паставіць індывідуальныя паслугі ў адпаведнасці з вашым запытам.  

Спасылкі

1. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4255510/

2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0065280608600193

3. https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-ento-020117-043231

4. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2018.01248/full

паслаць