Cellular Osmolytes: From Chaperoning Protein Folding to Clinical Perspectives

این کتاب اطلاعات ضروری را در مورد بهبود تاخوردگی/پایداری پروتئین، که نتیجه تعادل بین برهمکنش های درون مولکولی گروه های عاملی پروتئین و برهم کنش آنها با محیط حلال است، ارائه می دهد. محیط حلال تاشو پروتئین عمدتاً از نمک ها، ترکیبات مولکولی کوچک، متابولیت ها، چاپرون های مولکولی و سایر گونه های شیمیایی تشکیل شده است. بنابراین، تغییر نامحسوس در ترکیب محیط، فرآیند تاخوردگی پروتئین را تغییر می‌دهد. اهمیت محیط حلال در تاخوردگی پروتئین دقیقاً به این دلیل است که پروتئوپاتی های مختلف بیماری زا را می توان با دستکاری محیط حلال پروتئین های بد تا شده معکوس کرد. تنش‌های محیطی خصمانه یکی از دلایل اساسی چنین چالش‌هایی در تاخوردگی یا تاخوردگی نادرست پروتئین است. از آنجایی که سلول ها معمولاً با نوسانات محیطی شدید مواجه می شوند، بسیار مهم است که آنها خود را به استراتژی هایی برای دور زدن شرایط محیطی متخاصم مجهز کنند. طبیعت راهبردهای زیادی را برای اطمینان از اینکه واکنش پیچیده و چالش برانگیز تاخوردگی پروتئین با کارایی و وفاداری کافی برای موفقیت ارگانیسم رخ می دهد، ایجاد کرده است. از جمله راهبردهایی که در طیف وسیعی از گونه‌ها و انواع سلول‌ها استفاده می‌شود، بسط مولکول‌های آلی کوچک به نام اسمولیت‌ها است.

علاوه بر این، پیشرفت‌های اخیر همچنین نشان داده است که اسمولیت‌های خاص ممکن است نشانگرهای زیستی کلیدی سرطان، بیماری‌های عفونی و لخته‌سازی واکسن باشند. در واقع، مجموعه بزرگی از داده ها در مورد پتانسیل آنها برای مداخله درمانی بیماری های عصبی و سایر اختلالات متابولیک ناشی از تجمع پروتئین یا شکست پروتئوستاز تولید شده است.

این کتاب با بازتاب کاربردهای متعدد این مولکول‌های کوچک در بهداشت و سایر صنایع، مشارکت‌های رهبران محترم در این زمینه را ترکیب می‌کند و به الهام بخشیدن به دانشجویان، محققان پایه، کمک می‌کند. و پزشکان این نقش های بیولوژیکی اسمولیت ها را به عمل بالینی ترجمه کنند. همچنین برخی از چشم‌اندازهای مهم اسمولیت‌ها در آینده را روشن می‌کند، مانند نقش آنها به عنوان مکمل‌های دارویی و درک عمیق‌تری از مکانیسم عمل آن‌ها در پیشگیری از بیماری‌های دژنراتیو عصبی ارائه می‌دهد.

This book provides essential information on improving protein folding/stability, which is a result of the balance between the intra-molecular interactions of protein functional groups and their interactions with the solvent environment. The protein folding solvent environment mainly consists of salts, small molecule compounds, metabolites, molecular chaperones and other chemical species. Therefore, subtle change in the composition of the environment will alter the protein folding process. The importance of the solvent environment in protein folding is precisely due to the fact that various disease-causing proteopathies can be reversed by manipulating the solvent environment of the malfolded proteins. Hostile environmental stresses represent one of the basic causes of such challenges in protein folding or misfolding. Since cells commonly encounter extreme environmental fluctuations, it is crucial that they equip themselves with strategies to circumvent the hostile environmental conditions. Nature has developed many strategies to ensure that the complex and challenging protein folding reaction occurs with adequate efficiency and fidelity for the success of the organism. Among the strategies employed in a wide range of species and cell types is the elaboration of small organic molecules called osmolytes.

Additionally, recent advances have also revealed that certain specific osmolytes might be key biomarkers of cancer, infectious diseases and vaccine flocculation. In fact, a large pool of data has been generated regarding their potential for the therapeutic intervention of neurodegenerative diseases and other metabolic disorders caused by protein aggregation or proteostasis failure.

Reflecting the multiple applications of these small molecules in the health and other industries, this book combines contributions by respected leaders in the field and will help to inspire college students, basic researchers, and clinicians to translate these biological roles of osmolytes into clinical practice. It will also shed light on some important future prospects of osmolytes like their role as drug excipients and provide a deeper understanding of their mechanism of action in the prevention of neuro-degenerative diseases.