Molekulare Ziele von Uran identifiziert

Die chemische Speziation von Uran in lebenden Organismen ist auch auf molekularer Ebene nicht verstanden. Eine EU-finanzierte Initiative befasste sich mit dieser Lücke in der wissenschaftlichen Forschung.

Gesundheit

In seiner abgereicherten Form ist Uran in der Industrie und im militärischen Bereich weit verbreitet. Obwohl es eine geringe Radioaktivität besitzt, ist seine chemische Toxizität auch in Untersuchungen zur Reaktivität von Uranylionen in einer Vielzahl von biologischen Modellen dokumentiert. Diese zeigen die Bildung von Komplexen mit wichtigen Liganden und Induktion von oxidativem Stress. Daher ist das Verständnis der Mechanismen ihres Stoffwechsels, der Homöostase und Toxizität für den Menschen und andere Organismen von größter Bedeutung. Das Ziel des MOTAUR-Projekts (Molecular targets of uranium in some aquatic organisms) war es, eine Reihe von neuen analytischen Methoden zu entwickeln, um die Spezies zu identifizieren und zu quantifizieren, die aus der Wechselwirkung von Uranylionen mit dem Proteom und Metabolom resultieren. Bis heute betrafen die meisten in-vitro-Studien von Uranylionen isolierte Proteine. MOTAUR hat sich mit dem Problem der Uran-Protein-Wechselwirkungen innerhalb eines Systems befasst, einschließlich der Protein-Uranyl-Ion-Protein-Komplex-Wechselwirkungen. Die Ergebnisse zeigten, dass Uranylionen in einem Serumprotein-Netzwerk als Bindungsligand handeln, anstatt einzelne molekulare Ziele auszuwählen. Daher Bindung wurden Proteomik-Daten im Hinblick auf die molekulare und biologische Funktion der beteiligten Proteine charakterisiert, wie etwa Gerinnungskaskaden, Mineralisierung und bindende Metallionen. Proteine, die auf der Grundlage ihrer Reaktivität gegenüber Uranylionen identifiziert wurden, ergab 32 für die Proteinbindung und 34 für Wechselwirkungen mit den Ionen verantwortliche Proteine. Diese Feststellung wurde durch Informationen aus der Literatur gestützt, die zeigten, dass Uranylionen sowohl in kationischer als auch anionischer Form gebunden werden können. Die Forscher identifizierten auch Proteine, die an der Homöostase von anderen Ionen, vor allem Kalziumionen, beteiligt sind. Einige enthielten gamma-Carboxyglutaminsäure-reiche Domänen, die eine starke Affinität zu Kalziumionen zeigten und nicht zuvor als Ziele von Uranylionen in Serum angesehen wurden. In einem von Uranylionen abhängigen Netzwerk sind acht Proteine für die die Bindung von Heparin bekannt, die, als sulfatreiche Liganden, leicht mit dem Uranylion interagieren können. Wissenschaftler bestimmten daher die Beziehung von anderen Elementen im Serum, einschließlich Kalzium, Phosphor und Magnesium, zu Uran-abhängigen Proteinen. Der Unterschied bei isolierten Proteinmustern in Systemen von Rinder- und fötalen Seren wies verschiedene molekulare Mechanismen zur Bindung von Uranylionen auf, wodurch die Gültigkeit des MOTAUR-Verfahrens in einer Vielzahl von Serumproben demonstriert wurde.

Schlüsselbegriffe

Molekulare Ziele, Uran, chemische Speziation, Toxizität, Uranylionen, MOTAUR

Molecular Targets of Uranium in some Aquatic Organisms

Molekulare Ziele von Uran identifiziert

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