Propeptiden: voorlopige eiwitten, de verwerking ervan en hun biologische functies

Een propeptyd is een segment dat verbonden is met de rijping van het prekursor-eiwit en dat doorgaans wordt verwijderd tijdens een specifieke enzymatische reactie. Voordat het echter wordt verwijderd, kan het belangrijke biologische functies vervullen. Afhankelijk van het eiwit kan het helpen bij de juiste vorming van de structuur, voorkomen dat de biologische activiteit te vroeg ontstaat, invloed hebben op de samenstelling van moleculaire structuren of regelen wanneer en waar het rijpe product beschikbaar komt.

Dit betekent dat propeptyden niet eenvoudigweg moeten worden beschouwd als een andere naam voor een klein peptide. Het is ook niet automatisch een actief hormoon, een signaalpeptide of een cosmetisch ingrediënt. Deze term beschrijft de relatie tussen een bepaalde sequentie en het proces van de rijping van een grotere prekursor-molecule.

Deze onderscheiding is vooral belangrijk omdat propeptide, probiotisch eiwit, prohormoon, prepropeptide, signaalpeptid en prodomine concepten met elkaar verwante maar verschillende biologische concepten beschrijven. Tegelijkertijd worden in cosmetica en commerciële producten soms termen gebruikt zoals „pro-peptide”, die niet noodzakelijkerwijs verwijzen naar een biologisch voorloper.

Het begrijpen van de manier waarop voorlopige eiwitten ontstaan en worden verwerkt maakt het dus gemakkelijker om zowel de wetenschappelijke terminologie als de benamingen in commerciële producten te interpreteren.

In dit artikel wordt het proces van de verwerking van prekursorstoffen beschreven aan de hand van voorbeelden die betrekking hebben op de productie van hormonen, de rijping van enzymen, de regulatie van groeifactoren en de biologie van collageen. Deze voorbeelden tonen bepaalde biologische mechanismen in specifieke experimentele omstandigheden aan. Ze bewijzen niet dat een cosmetisch product of een ander product hetzelfde effect veroorzaakt alleen omdat de term „pro-peptide” in de naam voorkomt.

Wat is een propeptide?

Segment dat betrokken is bij de eiwitrijping

Veel eiwitten worden niet eerst synthetisch geproduceerd in de exacte moleculaire vorm waarin ze uiteindelijk hun functie vervullen.

De cellen kunnen eerst een prekursorstofmolecule produceren die extra aminozuursequenties bevat. Tijdens de rijping kunnen sommige van deze sequenties worden verwijderd, chemisch worden gemodificeerd, worden georganiseerd of ondergaan andere processen voordat het uiteindelijke functionele product ontstaat.

Propeptyd betekent meestal een segment van een dergelijk precursor dat betrokken is bij de rijping ervan, terwijl propeptide een bredere term is die verwijst naar een grotere prekursormolecuul die deze regio bevat.

Deze onderscheiding is nuttig, hoewel de biologische terminologie niet volledig uniform is in alle families van eiwitten.

In sommige publicaties wordt de term „prodemina” gebruikt voor een relatief groot structureel gebied, terwijl „propeptide” wordt gebruikt voor het overeenkomstige segment. Andere auteurs gebruiken de term „propeptide” in een iets brederere zin bij het beschrijven van prekursormoleculen.

Daarom is de meest geloofwaardige benadering niet het interpreteren van het voorvoegsel zelf. In plaats daarvan is het raadzaam om de grenzen van de sequentie te analyseren, de structuur van de molecule, de fasen van de verwerking en de terminologie die door onderzoekers die zich bezighouden met het betreffende eiwit wordt gehanteerd.

De prefix „pro” in deze biologische context wijst op een verband met de precursoren of het verouderingsproces.

Dat betekent niet dat de molecule professioneel ontwikkeld, sterker, geavanceerder, effectiever of noodzakelijkerwijs gunstiger is na toevoeging aan een cosmetisch product.

Propeptiden zijn niet alleen een overbodige „verpakking”.”

Het is gemakkelijk om een propeptyd te beschouwen als een onnodig moleculair pakket dat gewoon wordt verwijderd en afgebroken tijdens de vorming van het volwassen eiwit.

Biologie is echter vaak complexer.

Het verwijderde segment kan belangrijke functies vervullen voordat het uit de volwassen molecule verdwijnt.

Onderzoek naar het bacteriële enzym subtilizine E vormt een bijzonder duidelijk voorbeeld. Wetenschappers hebben aangetoond dat een synthetisch propeptide kan helpen het gedenatureerde enzym terug te brengen naar zijn actieve driedimensionale structuur. Dit zelfde propeptide kon ook met het volwassen enzym binden en zijn activiteit remmen. [1]

Deze observaties tonen twee verschillende biologische functies aan.

Ten eerste kan een propeptide bij het vormen van eiwitten betrokken zijn.

Ten tweede kan het helpen bij het beperken van de enzymatische activiteit tot het juiste stadium van de volwassenheid.

Deze vorm van foldage wordt beschreven als een functie van het intercelulaire beschermende eiwit. Dit is een deel van het prekursor-molecuul dat helpt bij het vormen van de juiste structuur van het andere deel van hetzelfde molecuul.

Het voorbeeld van subtilisine laat dus zien waarom het ontbreken van een bepaald segment in de uiteindelijke actieve vorm van het enzym niet betekent dat het biologisch niet belangrijk was.

Aan de andere kant mogen de resultaten daarvan niet te veel worden opgevat.

Subtilizin is een bacterieel enzym. Het aantonen van een bepaalde functie die verband houdt met het vormen van een plak en het remmen van de plakvorming in dit systeem betekent niet dat elk menselijk propeptide dezelfde functies vervult.

Later onderzoek naar pro-subtilizine koppelde verschillende fasen van de rijping samen, waaronder falding, zelfverandering, de afgifte van propeptid en de activatie van het enzym. [2]

Deze experimenten tonen een andere belangrijke regel: de rijping van een precursor kan een geordende reeks moleculaire gebeurtenissen zijn, in plaats van een enkel snijpunt dat onmiddellijk leidt tot volledige biologische activiteit.

Het moment van het vrijlaten van het propeptid kan dus even belangrijk zijn als het begin van het snijden zelf.

Hoe onderscheid je verwante begrippen?

In discussies over prekursorale eiwitten komen regelmatig verschillende verwante termen voor, maar ze mogen niet als één begrip worden beschouwd.

Deze categorieën overlappen elkaar gedeeltelijk, omdat ze verschillende aspecten van de biologie van de voorlopers beschrijven, maar zijn geen synoniemen.

Een prohormoon is bijvoorbeeld een bepaald type precursor die betrokken is bij de vorming van hormonen of gerelateerde peptiden.

Een propeptyd kan echter slechts één segment van een veel grotere prekursormolecuul betekenen.

Deze onderscheiding is belangrijk bij de interpretatie van onderzoeken, omdat de biologische functie afhankelijk is van het daadwerkelijke molecuul en de doorgevoerde route van de verwerking ervan.

Voorproefstudies en de verwerking van prekursorstoffen

De pre-sequentie staat in voor de richting van het eiwit.

Voor veel eiwitten die als afscheidende proteïne worden geproduceerd, bevat de vroegste vorm van de voorloper een beginnende aminozuursamenstelling die helpt om het nieuw gesynthetiseerde eiwit naar het juiste intracellulaire traject te sturen.

Deze sequentie wordt algemeen bekend als het signaalpeptide of — in termen van preproeflaboratoria — de „pre”-component.

Zij heeft een andere functie dan de propeptidische functie die later betrokken is bij het vouwen, remmen, samenstellen of activeren.

Structurale studies van het signaleringscomplex van een spin analyseerden de manier waarop een intracellulair mechanisme voor het aansturen van eiwitten een zich ontwikkelende signaalsequentie detecteert nog tijdens de synthese van het eiwit op de ribosoom en helpt bij het coördineren van zijn transport richting de membraan. [3]

Dit is een intracellulaire mechanisme voor het sturen van eiwitten.

Het moet niet worden geïnterpreteerd als bewijs dat een peptide dat extern in een cosmetisch product wordt gebruikt automatisch in de cellen van de huid doordringt of op die manier dezelfde route volgt.

De verwijdering van de signalsequentie en de latere verwerking van de voorloper vormen dus afzonderlijke biologische gebeurtenissen.

De cellen kunnen op verschillende plaatsen voorkomen, verschillende enzymen kunnen betrokken zijn en ze kunnen verschillende functies vervullen.

In vereenvoudigde termen kan dit traject als volgt worden beschreven:

pre-proefkoeien → proefkoeien → volwassen product

Dit is echter slechts een didactisch model. Afzonderlijke eiwitten kunnen nog aanvullende modificaties ondergaan, tussenstappen van snijden, vouwen, transport en samenstelling.

Niet iedereen ontwikkelt zich volgens hetzelfde tijdschema.

Voorbeeld van insuline

Insuline is een van de bekendste voorbeelden van een hormoon dat wordt geproduceerd door de verwerking van een precursor.

De vroegste voorloper, preproinsuline, bevat een richtingssequentie.

Na verwijdering van deze signalsequentie blijft proinsulina over.

Verder wordt proinsulina vervolgens verwerkt, waarbij het verbindingsgebied wordt afgescheiden van de fragmenten die uiteindelijk de volwassen insulineketen vormen.

Dit voorbeeld laat zien waarom prepro-eiwit, pro-eiwit en volwassen eiwit niet onderling uitwisselbare begrippen zijn. Ze beschrijven verschillende moleculaire fasen van dezelfde biosynthesegang.

In één van de studies naar de verwerking van proinsuline hebben wetenschappers proinsuline geëxprimieerd samen met potentiële verwerkende enzymen in gekweekte cellen. Er werden verschillende snijvoorkeuren voor PC2 en PC3 waargenomen, wat hun rol bij de veroudering van insuline bevestigde. [4]

In latere terminologie wordt PC3 algemeen aangeduid als PC1/3.

De belangrijkste regel is dat de verwerking van prekursorstoffen selectief is.

Enzymen die de eiwitten die als voorlopige producten fungeren, niet toevallig omzetten in kleinere peptiden.

Het herkennen van de specifieke omgeving van de sequentie en de snijpunten helpt echter om te bepalen welke volwassen moleculaire producten zullen worden geproduceerd.

Het experiment met proinsulinine laat ook zien waarom in wetenschappelijke beschrijvingen dergelijke details moeten worden vermeld, zoals de identiteit van het enzym, het type substraat en het experimentele model.

Deze factoren kunnen een aanzienlijke invloed hebben op de interpretatie van de resultaten.

Een precursor kan leiden tot het ontstaan van meerdere producten

De prekursorstof hoeft niet tot het ontstaan van slechts één actief product te leiden.

Sommige prekursorproteïnen bevatten meerdere regio's, van welke verschillende biologisch actieve peptiden uiteindelijk kunnen worden gevormd.

Een belangrijk voorbeeld is proopiomelanokortine, of POMC.

POMC bevat veel regio's die kunnen worden omgezet in verschillende peptideproducten. Wat uiteindelijk wordt geproduceerd, hangt gedeeltelijk af van de enzymatische apparatuur die in de betreffende cellen aanwezig is.

In een onderzoek uit 1991 spraken de wetenschappers samen POMC uit PC1 of PC2 in verschillende celmodellen. Voor individuele enzymen werden verschillende snijpatronen waargenomen. [5]

Het experiment leverde dus directe bewijzen op dat verschillende enzymen die de verwerking uitvoeren, verschillende rijpingproducten kunnen produceren uit dezelfde voorloper.

Dit verklaart waarom de kennis van de precursorsequentie de onderzoekers niet precies moet vertellen welke volwassen peptiden in elke weefselsoort zullen voorkomen.

De aminozuursequentie bepaalt het moleculaire materiaal dat potentieel kan worden verwerkt.

Het enzymatische milieu en de intracellulaire omstandigheden helpen echter bepalen wat er daadwerkelijk wordt verwerkt en geproduceerd onder de onderzochte biologische omstandigheden.

Twee cellen die hetzelfde prekursor produceren, kunnen dus verschillende mengsels van volwassen peptiden produceren, als hun afdeling die verantwoordelijk is voor de verwerking daarvan anders is.

Verwerking is meer dan het snijden van een ketting

Proteolytische afbraak is slechts één van de fasen van de proteïne-rijping.

Afhankelijk van de molecule kan de rijping ook het vouwen van het eiwit, het vormen van difusiebrokken, intracellulaire transport, het verbinden met andere moleculen en chemische modificaties omvatten.

Deze processen kunnen op elkaar invloed hebben.

De snijplaats kan aanwezig zijn in de aminozuursequentie, maar niet toegankelijk voor de enzymen die de proteïne verwerken vanwege de driedimensionale structuur van het eiwit.

Net als het juiste vouwen kan dit afhangen van de voorafgaande verwerkingsfasen.

Daarom moeten bij de beoordeling van onderzoeken naar prekursorstoffen drie vragen worden onderscheiden:

Is de prekursor geproduceerd?

Is het correct verwerkt tot een geïdentificeerd volwassen product?

Heb het geproduceerde product een passende biologische activiteit aangetoond?

Deze vragen zijn met elkaar verbonden, maar niet gelijkwaardig.

Het meten van de hoeveelheid van een precursor kan het eerste vraagstuk beantwoorden, maar levert tegelijkertijd geen antwoord op het tweede en derde vraagstuk.

Bijvoorbeeld, een test die tegelijkertijd zowel de precursoren als enkele fragmenten ervan detecteert, kan een aanzienlijke totale hoeveelheid eiwit aangeven, maar geeft weinig informatie over de werkelijke hoeveelheid van het volwassen, actieve product.

Als de biologische interpretatie afhankelijk is van het rijpingproces, zijn analytische methoden nodig om de voorloper, de tussenproducten en de volwassen vormen van de molecule te onderscheiden.

Verwerking kan plaatsvinden buiten de cellen

Niet elke belangrijke fase van de verwerking van de precursor vindt plaats binnen de eiwitten van de uitwerpselen of andere celcompartimenten.

Een belangrijk voorbeeld van het extracellulaire proces is de biologie van collageen.

Procolagene-deeltjes bevatten eindpropeptiden. Het verwijderen van deze regio's draagt bij aan de rijping en vorming van collageenvezels.

In een onderzoek uit 1996 werd het bot-morphogenetische eiwit 1, BMP-1, geïdentificeerd als C-procollagen-protease type I. [6]

Het onderzoek koppelde een specifiek enzym aan het verwijderen van C-terminale propeptiden uit prokolagene type I.

Deze voorbeeld is nuttig om meerdere redenen.

Ten eerste toont het aan dat de verwerking van prekursorstoffen een belangrijk onderdeel kan zijn van de ontwikkeling van de buitenmembraan van de moedercellen, en niet alleen een gevolg van hormonale signalering.

Ten tweede laat het zien waarom eiwitnamen niet uitsluitend moeten worden geïnterpreteerd op basis van bekende terminologie. Ondanks hun naam moet BMP-1 niet automatisch worden beschouwd als een eiwit dat hetzelfde effect heeft als alle andere eiwitten die als morfogenetische boteiwitten worden beschouwd.

Ten derde laat dit voorbeeld zien waarom propeptide niet automatisch een hormoon is.

Voor prokolagene geldt dat de biologische context betrekking heeft op de vorming en rijping van de buitenmembraan, en niet op hormonale signalering die gericht is op een afgelegen orgaan.

Activering en snijden

Snijden verandert de moleculaire identiteit

Proteolytische snijing bestaat uit het breken van geselecteerde peptidharen binnen het precursorenmolecuul.

Afhankelijk van de specifieke molecule en de plaats van het snijpunt kan dit proces een volwassen peptide vrijlaten, een remmende regio verwijderen, de bindingsoppervlakte van het receptormolecuul onthullen, de moleculaire structuur mogelijk maken, een tussenvorm vormen of de biologische eigenschappen van de molecule op een andere manier wijzigen.

Maar snijden en activeren zijn geen synoniemen.

Het snijden beschrijft een chemisch proces.

De activatie beschrijft zijn functionele consequenties.

Het snijden kan de molecule activeren, maar het kan deze ook inactiveren, een tussenvorm vormen of fragmenten vormen die een onzekere biologische functie hebben.

Deze onderscheiding voorkomt een te verfijnd interpreteerproces van experimenten met de verwerking van prekursorstoffen.

Het bewijzen dat de precursor is gesneden, is op zichzelf niet voldoende om aan te tonen dat de verwachte activiteit van het volwassen product is toegenomen.

Om de activatie te demonstreren, moet men meestal ook de biologische functie van het geproduceerde product evalueren.

Knippen betekent niet altijd meteen vrijlating

Zelfs nadat de covalente binding is verbroken, kan het verwijderde segment nog steeds fysiek verbonden blijven met zijn partner door niet-covalente interacties.

Dit betekent dat het snijden niet noodzakelijkerwijs moet leiden tot de onmiddellijke afgifte van de volledig beschikbare actieve molecule.

Een goed voorbeeld hiervan zijn de structurele studies van het verborgen transformerende groeifactor beta, oftewel TGF-β.

Studies hebben aangetoond hoe prodomine de groeifactor kan verbergen voor de receptor en hebben de activatie gekoppeld aan structurele veranderingen in het verborgen complex, waaronder processen die afhankelijk zijn van de sterkte in het onderzochte systeem. [7]

Dit voorbeeld laat zien dat regulering verder kan gaan dan alleen het snoeien.

De precursor kan al proteolytisch worden verwerkt, terwijl het biologisch actieve bestanddeel nog steeds beperkt blijft door interacties met prodomine of andere moleculaire partners.

Dit betekent niet dat elk propeptide zich hetzelfde gedraagt als de prodoem van TGF-β.

De algemene regel is dat de activatie moet worden aangetoond voor een specifieke biologische structuur en niet uit de veronderstelling moeten worden voortgekomen dat „verbroken” betekent "actief".

De snijpunten en de enzymen moeten goed samenwerken

Veel hormoonvoorlopers bevatten basische aminozuren in de buurt van belangrijke verwerkingsplaatsen.

De aanwezigheid van een bepaald paar of een bepaalde keten van aminozuren betekent echter niet dat elke plaats op die manier wordt doorkruist.

De verwerking hangt onder andere af van de specificiteit van het enzym, de lokale context van de sequentie, de conformatie van het eiwit, de cellulaire locatie en de beschikbaarheid van het geschikte enzymatische apparaat.

Experimenten met proinsuline en POMC illustreren dit principe aan de hand van verschillende prekursorstoffen en conversaten. [4][5]

Hun resultaten bevestigen een selectieve enzymatische verwerking en niet een universele regel, volgens welke de korte motivatie van de sequentie zelf bepaalt hoe het proces verder verloopt.

Het verwachte snijpunt moet dus het beste worden beschouwd als een hypothese die kan worden gevalideerd.

Het bewijs wordt sterker als onderzoekers het werkelijke verwerkingsproduct identificeren en de vorming ervan koppelen aan het voorgestelde enzym en de relevante biologische omstandigheden.

Welke experimenten bevestigen de verwerking van de precursor?

Een geloofwaardig bewijs over verwerking is doorgaans gebaseerd op meerdere complementaire soorten bewijzen, en niet op één geïsoleerde observatie.

Onderzoekers kunnen de opgerolde fragmenten identificeren met behulp van massaspectrometrie of sequentieanalyse. Ze kunnen de hoeveelheid van het voorloper en het eindproduct in de tijd vergelijken, het gewenste snijpunt wijzigen of de activiteit of expressie van het potentiele enzym voor de verwerking beperken.

Functionele experimenten kunnen vervolgens bepalen of het geproduceerde product biologische activiteit vertoont die overeenkomt met de volwassen vorm ervan.

Elke van deze benaderingen heeft beperkingen.

De verandering van de optische moleculairgewicht in het gel kan een verwerking impliceren, maar geeft geen informatie over de exacte plaats van het snijpunt.

Een enzymremmer kan invloed hebben op meer dan één biologisch proces.

Een verandering in de voorgestelde snijpositie kan zowel het vouwen van het eiwit als de identificatie door het enzym verstoren.

Massaspectrometrie kan moleculaire producten identificeren, maar bevestigt zelf niet hun biologische activiteit.

Daarom is de overeenstemming tussen de resultaten die worden verkregen met onafhankelijke analytische en functionele methoden over het algemeen overtuigender dan een enkel meetresultaat.

Deze regels dienen ter interpretatie van de onderzoeken. Ze mogen niet worden beschouwd als een laboratoriumprotocol of als een verklaring dat elk onderzoek dat hier wordt genoemd alle mogelijke experimenten heeft uitgevoerd.

Het type bewijsmateriaal dat vereist is, hangt af van of het onderzoeksonderwerp betrekking heeft op de moleculaire identiteit, het verwerkingsmechanisme, de specificiteit van het enzym of de biologische functie.

De vrijgekomen fragmenten kunnen hun eigen activiteit vertonen.

Een fragment dat vrijkomt uit het propeptidengebied of in het binnenste ervan geïdentificeerd wordt, kan soms zelf het onderwerp van onderzoek worden.

Een geschikt voorbeeld komt uit onderzoek naar collageen.

Wetenschappers identificeerden het pentapeptide KTTKS in het propeptideregion van het type I-collageen en onderzochten de biologische activiteit ervan in gekweekte mesenchymale cellen. Er werd een effect op de productie van collageen en fibronektine waargenomen. [8]

Dit resultaat moet worden beschreven op een niveau dat daadwerkelijk is aangetoond.

Een bepaald peptidoppervlak veranderde de gemeten parameters die betrekking hadden op het extracellulaire matrijs in een experiment met celculturen.

Dit betekent niet dat een volledig propeptyd van prokolagene, een geïsoleerde KTTKS-sequentie, chemisch gemodificeerde derivaten van KTTKS of elk cosmetisch product dat een vergelijkbaar bestanddeel bevat, gelijkwaardig zijn.

Elke van deze gevallen vertegenwoordigt een ander experimenteel of formulatieve context.

Het resultaat bewijst ook niet dat het gebruik van het product op menselijke huid het normale intracellulaire of extracellulaire proces van procollagen-metabolisme herstelt.

De biologische oorsprong kan een interessante wetenschappelijke grondslag vormen voor het onderzoeken van een bepaalde peptidssequentie.

Het elimineert echter niet de vragen over formulering, concentratie, stabiliteit, penetratie, blootstelling, werkzaamheid van het eindproduct en resultaten van onderzoeken bij mensen.

In het context van cosmetica is het ook de moeite waard om deze mechanismen los te koppelen van het bredere vraagstuk. Signaling peptides in skin care, Omdat de oorsprong van de sequentie van de precursor niet automatisch betekent dat er een specifiek actueel cosmetisch product ontstaat.

Propeptiden en de cosmetische term „pro-peptide”

De term op de etiket identificeert de sequentie niet.

De term „pro-peptide” op een product voor de mond, serum, crème of andere cosmetica, identificeert zelf geen specifieke molecule.

Het kan verwijzen naar een merkwaardig complex van ingrediënten, de eigen terminologie van de fabrikant, een marketingconcept of een algemene verklaring over het product.

Om vast te stellen wat er daadwerkelijk in het product zit, is een analyse van de lijst van ingrediënten nodig, evenals — indien beschikbaar — de relevante technische documenten.

Wetenschappelijk nuttige moleculaire identificatie moet de samenstelling bepalen, en in passende gevallen ook de aminozuursequentie, de modificatie of de chemische vorm ervan.

Zelfs een duidelijke vaststelling van de identiteit beantwoordt slechts een deel van de vraag.

Het geeft niet aan hoeveel van dat bestanddeel er in de formule zit, of het stabiel blijft tijdens het bewaren, of het terechtkomt in de juiste biologische plaats, noch of de volledige formulering een meetbaar effect bij mensen oplevert.

De aanwezigheid of afwezigheid van een verbindende naam maakt geen wetenschappelijke garantie uit.

De termen „propeptide”, „pro-peptide” en „propeptide” kunnen leiden tot gedeeltelijk overeenkomende zoekresultaten, maar het voorkomen van een van deze termen in de productnaam mag niet automatisch worden geïnterpreteerd in overeenstemming met de definitie van een propeptide in moleculaire biologie.

De biologie van de voorlopers bevestigt de cosmetische verklaringen niet

Het onderzoek toont aan dat propeptide helpt bij het vouwen van het enzym en geeft informatie over dit enzym en het specifieke experimentele systeem.

Het bewijst niet dat een lippenbalsem de hydratatie verbetert.

Net zoals het onderzoek naar de verwerking van prokolagene op zichzelf geen bewijs is dat een klaar gemaakte crème de zichtbaarheid van rimpels vermindert.

Dit zijn verschillende wetenschappelijke vragen die verschillende soorten bewijzen vereisen.

Een nuttig cosmetisch onderzoek moet de uiteindelijke formulering, de wijze van gebruik, de onderzochte populatie, een referentiemiddel, de duur en de beoordeelde resultaten aanduiden.

Als de verklaring betrekking heeft op vochtinbrenging, moet een geschikte methode voor de beoordeling van de vochtinbrenging worden gebruikt.

Indien het gaat om de verschijning van rimpels, moet het onderzoek gebruikmaken van de relevante eindpunten voor de verschijning en de invloed van de vochtinbrengende basis van het product in overweging nemen.

Als het product specifiek een invloed op de verwerking van prekursorstoffen aangeeft, moeten de bewijzen een relevant biologisch proces aantonen, en niet alleen verwijzen naar een algemene publicatie over de biologie van prekursorstoffen.

Als de onderzoeken die de verklaring ondersteunen alleen puur op zuivere eiwitten zijn gebaseerd, rekenmodellen of gekweekte cellen, moet de formulering deze beperkingen blijven in acht nemen.

„In een celmodel onderzocht” is niet hetzelfde als „is aangetoond bij mensen die deze kant-en-klaar formulering gebruiken”.

Drie vragen helpen bij de beoordeling van de verklaring

Drie eenvoudige vragen kunnen de beoordeling van zowel biologische als commerciële hypothesen vergemakkelijken.

Het eerste luidt als volgt:

Wat is er precies aanwezig?

Hierdoor kan worden vastgesteld of het gesprek gaat over een biologisch propeptide, een gedefinieerde synthetische sequentie, een gemodificeerd peptide, een mengsel of alleen maar over commerciële terminologie.

De tweede vraag luidt als volgt:

Wat voor experiment is er daadwerkelijk uitgevoerd?

Het maakt mogelijk om te bepalen of de bewijzen afkomstig zijn van onderzoeken naar gereinigde eiwitten, cellen, dieren, tests op bestanddeel of onderzoek naar het eindproduct bij mensen.

De derde vraag luidt als volgt:

Reageert de gemeten waarde daadwerkelijk op het geadverteerde effect?

Moleculaire effecten zijn niet automatisch een bewijs van een vermindering van rimpels. Een verhoogde expressie van een laboratoriummarker is niet automatisch een bewijs van een zichtbare verbetering van de huidkwaliteit.

Deze vragen helpen voorkomen dat de wetenschappelijke terminologie de ontbrekende bewijzen vervangt.

Een cosmetisch product kan de huid zeer goed hydrateren zonder biologisch propyleen te bevatten.

Aan de andere kant garandeert de aanwezigheid van een bestanddeel dat verbonden is met een biologisch precursor geen zichtbaar effect.

Het eindproduct kan dus worden beoordeeld op basis van zijn eigen bewijzen, zonder dat er een onbewezen verklaring moet worden gecreëerd die gebaseerd is op de activatie van een voorloper.

Deze onderscheiding maakt het mogelijk om zowel de fundamentele biologie als de cosmetische bewijzen nauwkeurig te bespreken, zonder de foutieve aanname dat de voorvoegsel „pro” een maatstaf voor effectiviteit is.

Veelgestelde vragen

1. Zijn propeptiden actieve hormonen?

Niet per se. Veel propeptiden zijn segmenten die verbonden zijn met prekursormoleculen en die betrokken zijn bij de vorming van eiwitten, het remmen van activiteit, het samenstellen van structuren of de rijping; ze zijn geen actieve hormonen. Sommige prekursorproteïnen leiden uiteindelijk tot de vorming van hormonen, maar andere rijpen tot enzymen, structurele eiwitten, groeifactoren of andere biologische moleculen. De verwerking van prokolagene en de vorming van sub-tilisine tonen zeer verschillende functies van propeptiden aan. [6][1] Het is dus noodzakelijk om voor deze specifieke molecule te bepalen of een bepaald propeptide hormonaal actief is, in plaats van het uit de termijn alleen te concluderen.

2. Identificeert de term „pro-peptide” op het productetiket een specifieke molecule?

Nee. De term „pro-peptide” op zichzelf biedt geen duidelijke moleculaire identificatie. Het kan een commerciële benadering, een merknaam, een marketingterm of een eigen benaming voor een bestanddeel zijn die door de fabrikant wordt gebruikt, maar niet een biologisch gedefinieerd prekursorsegment. Om te bepalen welke stof daadwerkelijk aanwezig is, is een lijst van bestanddelen en de relevante technische documentatie nodig. Zelfs nadat de identiteit is vastgesteld, zijn bewijzen nodig voor het eindproduct om te bepalen of het de geadverteerde effecten biedt. De productnaam mag de moleculaire identificatie noch de bewijzen voor de werkzaamheid vervangen.

3. Hoe verschilt een propeptyd van een probiotisch middel?

Proleucin is meestal een grotere prekursorstofmolecule, terwijl propeptide gewoonlijk een afgeleid segment is dat in het prekursor zit en wordt vrijgegeven tijdens de verwerking ervan. De terminologie kan variëren tussen verschillende eiwitfamilies, waardoor de grenzen van de sequentie en de definities die in een bepaald onderzoek worden gehanteerd van belang zijn. Propeptide kunnen ook een belangrijke functie hebben vóór het verwijderen ervan, hoewel ze niet aanwezig zijn in het uiteindelijke volwassen eiwit. Het behandelen van proleucin en propeptide als nauwkeurige synoniemen kan dus het begrip van het beschreven verwerkingsmechanisme bemoeilijken.

4. Is een signaalpeptidase hetzelfde als een propeptidase?

Nee. Een signaalpeptide helpt meestal om het nieuw synthetiseerde eiwit naar de juiste intracellulaire route te sturen, terwijl een propeptide vaker betrokken is bij latere veroudering, faltering, remming, samenstelling of activatie. Beide kunnen voorkomen in hetzelfde preprobieel, maar ze vervullen verschillende functies. Structuuronderzoek naar signaaldetectie beschrijft het intracellulaire mechanisme van de eiwitsturing, in plaats van de functie van de veroudering van elk propeptide. [3] Daarom moet de specifieke sequentie en het verwerkingsstadium worden bepaald, in plaats van aan te nemen dat elke verwijderde regio dezelfde functie vervult.

5. Waarom produceren cellen precursoren in plaats van alleen volwitte eiwitten?

De synthese van prekursormoleculen stelt cellen in staat om meerdere aspecten van de eiwitinformatica te coördineren, waaronder hun richting, vorming, transport, samenstelling en het moment waarop biologische activiteit wordt gerealiseerd. Sommige eiwitten kunnen nodig zijn om inactief te blijven of beperkt te functioneren totdat ze het juiste plaatsje hebben bereikt of een juiste driedimensionale structuur hebben bereikt. Onderzoek naar propeptiden laat zien dat propeptiden het vormen van structuren kunnen ondersteunen, terwijl ze de enzymen remmen voordat het rijpingproces is voltooid. [1] Dit is een duidelijke biologische voordeel van de prekursormoleculen, hoewel verschillende eiwitten verschillende rijpingstrategieën gebruiken.

6. Activeert snijden altijd een eiwit?

Nee. Snijden kan een molecule activeren, deze inactiveren, leiden tot het ontstaan van een intermediaire vorm of fragmenten met verschillende of onzekere functies vormen. Zelfs na het snijden kan het verwijderde segment soms nog niet-kovalent met het volwassen deel verbonden blijven en de activiteit ervan nog steeds beperken. Onderzoek naar verborgen TGF-β laat zien waarom functionele activatie meer vereist dan alleen het onderbreken van het peptidaal binding in de prekursor. [7] De activatie moet dus worden bevestigd door relevante functionele bewijzen en niet alleen op basis van het snijden worden aangenomen.

7. Kunnen er meerdere peptiden ontstaan uit één voorloper?

Ja. Een voorloper kan meerdere regio's bevatten, die uiteindelijk verschillende peptideproducten vormen. Een belangrijk voorbeeld is POMC. Experimenten hebben aangetoond dat verschillende conversies verschillende verwerkingspatronen van dezelfde voorloper veroorzaken. [5] Enzymen die in een specifieke cel worden geactiveerd bepalen dus welke rijpe producten ontstaan en in welke verhoudingen. De sequentie van de voorloper bepaalt welke mogelijke producten ontstaan, maar bepaalt niet zelf welke van deze producten in elke weefselstructuur of biologische situatie dominant zijn.

8. Zijn propeptiden altijd aan het begin van een eiwit te vinden?

Nee. Segmenten die aan de voorloper zijn gekoppeld kunnen op verschillende plaatsen voorkomen, afhankelijk van de structuur van het betreffende eiwit. Prokolageen bevat eindpropeptiden, waaronder het C-terminus-gebied dat tijdens de rijping wordt verwijderd, terwijl proinsulina het interne verbindingsgebied bevat dat tijdens de vorming van volwassen insuline wordt verwijderd.[6][4] De locatie is dus een eigenschap van het specifieke voorloper en moet niet worden afgeleid uit de naam „pro” alleen.

9. Zijn propeptiden gewoon afvalproducten?

Nee. Sommige propeptiden vervullen belangrijke functies voordat ze worden afgebroken, en bepaalde losgekomen fragmenten zijn ook onderzocht op hun eigen biologische activiteit. Onderzoek naar subtilizine levert experimentele voorbeelden van zowel het ondersteunen van het vouwen als het remmen van het enzym door propeptiden. [1] Het aantonen van belangrijke functies van sommige propeptiden betekent echter niet dat elk losgekomen voorloperssegment een eigen gunstig effect heeft. De biologische betekenis moet individueel worden onderzocht, in plaats van automatisch de aanwezigheid ervan of het ontbreken ervan te veronderstellen.

10. Wat is het intra-cellulaire zorgeiwit?

Intercellulaire zorgeiwit is een regionaal precursor van eiwit dat helpt bij het aanpassen van de drie-dimensionale structuur van een ander deel van hetzelfde eiwit. Een propeptyd kan deze functie vervullen, zoals aangetoond in onderzoek naar de maturatie van subtilizine. [2] Deze term beschrijft het vouwenmechanisme van een eiwit, en niet de categorie van cosmetische ingrediënten. Het bewijs dat één enzym een propeptyd gebruikt als intercellulaire zorgeiwit betekent niet dat een niet-verbonden peptyd of een ander cosmetisch ingrediënt dezelfde functie vervult.

11. Gebruikt elke prekursor hetzelfde enzym voor de verwerking?

Nee. Verschillende enzymen die de stofwisseling verwerken herkennen verschillende substraten en kunnen verschillende voorkeuren hebben voor de snijplaatsen. Experimenten met proinsuline en POMC hebben verschillende verwerkingspatronen aangetoond die verband houden met verschillende conversies. [4][5] De resultaten kunnen worden beïnvloed door de beschikbaarheid van het enzym, de lokale aminozuursequentie, de vorming van het eiwit, de intracellulaire locatie en de beschikbaarheid van de snijplaats. Een algemene termijn zoals „activerende enzymen” levert dus minder wetenschappelijke informatie dan het aanduiden van een specifiek enzym en een voorloper die daadwerkelijk zijn onderzocht.

12. Kan de verwerking buiten de cel plaatsvinden?

Ja. Sommige fasen van de verwerking van prekursorstoffen vinden plaats intracellulair. Een voorbeeld hiervan is de verwijdering van C-propeptide van prokolagene door BMP-1 bij de ontwikkeling van de buitenste laag van de eicel. [6] Dit verschilt van de verwerking van veel hormoonprecursoren binnen het secretie-systeem. De plaats van de verwerking is dus afhankelijk van het specifieke eiwit en moet experimenteel worden bepaald, niet op basis van een bekend prekursor-systeem.

13. Moeten propeptiden erg kort zijn?

Nee. De term propeptyd beschrijft een relatie met de rijping van de precursoren, en niet een nauwkeurig bepaald aantal aminozuren. Het propeptyd dat experimenteel werd onderzocht, bevatte 77 aminozuurresten, wat aangeeft dat propeptyd niet noodzakelijkerwijs een zeer klein peptide moet zijn, zoals vaak wordt aangegeven in de cosmetische marketing. [1] Andere segmenten die met precursoren en prodomens zijn verbonden, kunnen aanzienlijk verschillen in lengte en structurele complexiteit. De lengte van de sequentie zelf kan dus niet bepalen of een bepaalde structuur een biologisch propeptyd is.

14. Bewijst de detectie van de precursor de aanwezigheid van zijn volwassen product?

Nee. Het detecteren van een voorloper bevestigt de aanwezigheid van de gedetecteerde prekursorvorm. Dit hoeft niet te betekenen dat de verwerking correct verliep of dat een volwassen, biologisch actief product is ontstaan. De verwerking kan incompleet zijn of zijn veranderd, en het volwassen product kan vervolgens worden afgebroken. Wanneer dit onderscheid belangrijk is, zijn tests nodig om de voorloper-, tussen- en volwassenvormen te onderscheiden. De totale hoeveelheid eiwit hoeft niet automatisch gelijkgesteld te worden aan de hoeveelheid actief product.

15. Is KTTKS hetzelfde als het hele propeptide van het collageen?

Nee. KTTKS is een korte sequentie die in het propeptideregion van prokolagene type I wordt geïdentificeerd, en niet een volledig propeptide. Wetenschappers hebben KTTKS in gekweekte cellen onderzocht en beschreven hoe het de productie van matrixcomponenten van buitenste cellen beïnvloedt. [8] Deze resultaten moeten wel gekoppeld blijven aan de nauwkeurige geselecteerde sequentie en het experimentele model. Het volledige prekursorsegment, het geïsoleerde KTTKS, chemisch gemodificeerde derivaten en klaarverpakte cosmetica die vergelijkbare bestanddelen bevatten, zijn verschillende materialen en mogen elkaar niet automatisch vervangen door hun bewijzen.

16. Is de verwachte plaats van de snede voldoende om het biologische mechanisme te bevestigen?

Nee. De voorspelde snijplaats geeft aan waar de verwerking waarschijnlijk plaatsvindt, maar bewijst niet dat deze plaats ook daadwerkelijk plaatsvindt onder biologische omstandigheden. Experimenten zijn nodig om de opgerolde producten te identificeren en hun vorming te koppelen aan het juiste enzym en de juiste omstandigheden. Het vouwen van eiwitten en de beschikbaarheid van de snijplaats kunnen ook bepalen of een theoretisch herkenbaar gebied daadwerkelijk wordt verwerkt. Voorspellingen zijn dus nuttig voor het ontwikkelen en testen van hypothesen, maar mogen niet worden beschouwd als een volledige validatie van het mechanisme.

17. Welke bewijzen kunnen de cosmetische verklaring betreffende „pro-peptide” ondersteunen?

Een duidelijk geïdentificeerd bestanddeel, samen met een goed ontworpen onderzoek naar de eindproductformule, levert veel nuttigere bewijzen dan de terminologie alleen. Het onderzoek moet het geadverteerde effect beoordelen met behulp van een geschikte vergelijkingstool, een geschikte populatie, een geschikte duur en een geschikte meetmethode. Als de verklaring concreet aangeeft dat het product de activatie of de verwerking van de precursoren verandert, vereist deze werkwijze ook directe bewijzen. Een algemene publicatie over moleculaire biologie over de verwerking van eiwitten, hun vorming of de activiteit van precursoren van collageen kan zelf niet bevestigen dat het eindproduct van een cosmetisch product daadwerkelijk werkt.

Samenvatting

Propeptiden zijn een belangrijk onderdeel van de biologische mechanismen waarmee veel eiwitten worden geproduceerd, gereguleerd, getransporteerd, geassembleerd en onderworpen aan de rijpingstijd.

Ze worden niet gewoon gedefinieerd door een korte reeks aminozuren.

Deze term beschrijft echter hun relatie met de voorloper en het proces van zijn volwassenheid.

Afzonderlijke propeptiden kunnen zeer uiteenlopende functies vervullen.

Sommige helpen bij het juiste vouwen van eiwitten.

Andere beperken de biologische activiteit tot het juiste stadium van de volwassenheid.

Sommige daarvan participeren bij de vorming van moleculaire structuren, terwijl bepaalde vrijgekomen fragmenten hun eigen biologische activiteit kunnen vertonen en onafhankelijke onderzoeksobjecten kunnen worden.

Precursoren van hormonen, prekursorvormen van enzymen, systemen van groeifactoren en procolagen tonen aan hoe divers deze mechanismen kunnen zijn.

Het is vooral belangrijk om onderscheid te maken tussen snijden en activeren. Het verbreken van het peptidaal bindingselement kan de moleculaire identiteit veranderen zonder onmiddellijk een biologische activiteit te veroorzaken. Het losgebroken segment kan nog steeds met het volwassen molecuul verbonden blijven, snijden kan leiden tot de vorming van een tussenproduct in plaats van het eindproduct, en een correcte verwerking bewijst niet automatisch de functionele activiteit.

Net zoals het detecteren van een precursor niet bevestigt dat er een volwassen product aanwezig is.

Deze verschillen verklaren waarom de biologie van prekursoren meestal wordt vastgesteld op basis van complementaire bewijzen over de moleculaire identiteit, de verwerking, de enzymatische specificiteit en de biologische functie.

De terminologie die in cosmetica wordt gebruikt vereist een aparte interpretatie.

Een product dat de term „pro-peptide” bevat, hoeft geen biologisch propeptidum te bevatten, geen natuurlijke verwerking van prekursorstoffen te reproduceren of zichtbare cosmetische voordelen te bieden.

Ten eerste moet de werkelijke identiteit van het bestand worden vastgesteld.

Daarna moet de formule die is opgesteld worden beoordeeld op basis van de bewijzen over het effect dat deze daadwerkelijk belooft.

Het experiment met het vouwen van eiwitten bewijst niet dat de huid gehydrateerd wordt.

Het onderzoek naar de verwerking van prokolagene is op zichzelf geen bewijs voor een vermindering van rimpels.

Een experiment met celcultuur betreffende de sequentie afkomstig van de precursor toont geen bewijs van werkzaamheid van het eindproduct voor mensen.

De meest nuttige regel is dus het scheiden van de moleculaire identiteit, het biologische mechanisme, de experimentele bewijzen en de verklaringen over het eindproduct.

Dit onderscheid maakt het mogelijk om de wetenschappelijke waarde van de kennis over propeptiden te behouden zonder de laboratoriumresultaten te overschrijden dan wat daadwerkelijk in de experimenten is aangetoond.

Disclaimer

Dit artikel heeft uitsluitend educatieve en wetenschappelijke informatieve waarde. Het verduidelijkt onderwerpen die betrekking hebben op prekursorlijke eiwitten, propeptiden, de verwerking van eiwitten, snijden, rijping en de interpretatie van verwante cosmetische terminologie.

Het vormt geen aanbeveling voor een cosmetisch product, een peptydisch ingrediënt, een supplement, een behandeling, een formulering, een dosering of een toedieningswijze.

De resultaten van laboratoriumonderzoeken met gereinigde eiwitten, prekursorcomplexen, gekweekte cellen, enzymen of afzonderlijke peptyden moeten niet automatisch worden geïnterpreteerd als bewijs voor klinisch of cosmetisch effect van vergelijkbare commerciële ingrediënten.

Een product dat de term „pro-peptide” bevat, moet worden beoordeeld op basis van de werkelijke samenstelling en de bewijzen voor de eindproductformulering, en niet op basis van de veronderstelling dat het reproduceert de biologische werking van de precursor.

Vragen over behandeling, ziekten of een individueel gezondheidsvraagstuk dienen indien nodig te worden besproken met een deskundig medewerker van de gezondheidszorg.

Referenties

1. Ohta, Y., Hojo, H., Aimoto, S., Kobayashi, T., Zhu, X., Jordan, F., & Inouye, M. (1991). Pro-peptide als intramolecular chaperon: het hernatuuringsproces van denaturde subtilisine E met een synthetisch pro-peptide [corrected]. Moleculaire microbiologie, 5(6), 1507–1510. https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.1991.tb00797.x
2. Yabuta, Y., Takagi, H., Inouye, M., & Shinde, U. (2001). Een vouwroute die gemedieerd wordt door een intramoleculaire chaperon: Propeptidesturing reguleert de activatieprecisie van pro-subtilisine. Journal of Biological Chemistry, 276(48), 44427–44434. https://doi.org/10.1074/jbc.M107573200
3. Jomaa, A., Eitzinger, S., Zhu, Z., Chandrasekar, S., Kobayashi, K., Shan, S. O., & Ban, N. (2021). Moleculair mechanisme van het herkennen en overdragen van ladingen door het signaalherkenningsdeeltje van zoogdieren. Cell Reports, 36(2), Artikel 109350. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109350
4. Smeekens, S. P., Montag, A. G., Thomas, G., Albiges-Rizo, C., Carroll, R., Benig, M., Phillips, L. A., Martin, S., Ohagi, S., & Gardner, P. (1992). Proinsulin-verwerking door de subtilisine-gerelateerde pro-eiwit-omzetters furin, PC2 en PC3. Proceedings van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika, 89(18), 8822–8826. https://doi.org/10.1073/pnas.89.18.8822
5. Benjannet, S., Rondeau, N., Day, R., Chrétien, M., & Seidah, N. G. (1991). PC1 en PC2 zijn proproteïne-convertases die proopiomelanocortine kunnen afbreken bij verschillende paren van basisrestiten. Verhandelingen van de National Academy of Sciences van de Verenigde Staten van Amerika, 88(9), 3564–3568. https://doi.org/10.1073/pnas.88.9.3564
6. Kessler, E., Takahara, K., Biniaminov, L., Brussel, M. & Greenspan, D. S. (1996). Bone morphogenetic protein-1: de procollagen C-protease van type I. Wetenschap, 271(5247), 360–362. https://doi.org/10.1126/science.271.5247.360
7. Shi, M., Zhu, J., Wang, R., Chen, X., Mi, L., Walz, T., & Springer, T. A. (2011). Latente TGF-β structuur en activatie. Natuur, 474(7351), 343–349. https://doi.org/10.1038/nature10152
8. Katayama, K., Armendariz-Borunda, J., Raghow, R., Kang, A. H., & Seyer, J. M. (1993). Een pentapeptide van type I procollageen bevordert de productie van extracellulaire matrix. Journal of Biological Chemistry, 268(14), 9941–9944. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8486721/