Warum wird Jod für metabolische Hormone verwendet?

Klassische Schilddrüsenhormone implementieren einen sehr flexiblen Signalmechanismus. Sie bestehen im Wesentlichen aus zwei aromatischen Ringen, die über ein Sauerstoffatom verbunden sind. Gegebenenfalls können sie organische Seitenketten und anorganische Jodatome enthalten.

Bei Jodthyroninen, die zB durch die bekannten Schilddrüsenhormone T4, T3 und 3,5-T2 repräsentiert werden, enthält die Seitenkette eine Aminogruppe und eine Carboxylatgruppe. Daher sind Jodthyronine Aminosäuren. Bis zu vier verschiedene Wasserstoffatome (zwei an jedem Ring) können durch Jodatome ersetzt werden, und das resultierende Muster der Jodierung bestimmt ihre biologische Aktivität. Im Allgemeinen führt die Jodierung des inneren Rings und die Dejodierung des äußeren Rings zu einer hohen biologischen Aktivität (z. B. in T3 und 3,5-T2), während die Jodierung des äußeren Rings und die Dejodierung des inneren Rings ein rezeptorblockierendes Schilddrüsenhormon ( zB reverse-T3). Es gibt drei Deiodinasen, die von den Genen DIO1, DIO2 und DIO3 kodiert werden und die „Step-up“- und „Step-down“-Reaktionen auf aktive bzw. inaktive Schilddrüsenhormone katalysieren. Mehrere molekulare Prozesse sind in der Lage, Gewebedeiodinasen unterschiedlich hoch- und herunterzuregulieren. Daher unterliegen Schilddrüsenhormone sowohl globaler als auch lokaler Kontrolle.

Die Entfernung der Aminogruppe führt zu Jodthyroacetaten. Ihre biologischen Wirkungen ähneln denen der Jodthyronine, haben aber neben Kernrezeptoren auch eine starke Wirkung auf membrangebundene Rezeptoren, die durch Jodthyronine nur schwach aktiviert werden.

Thyronaminen fehlt die Carboxylatgruppe. Ihre biologische Wirkung unterscheidet sich von der von Jodthyroninen und Jodthyroacetaten. Durch die Aktivierung des membrangebundenen TAAR1-Rezeptors wirken sie weitgehend antagonistisch zu den klassischen Schilddrüsenhormonen. Thyronamine scheinen in deiodiertem Zustand am aktivsten zu sein.

Zusammenfassend können sowohl organische als auch anorganische Modifikationen die Wirkung von Schilddrüsenhormonen modulieren. Dieser Mechanismus ist ein sehr effektiver Weg, um einen hohen Grad an Informationsentropie in eher kleinen Molekülen zu kodieren.

Verweise

Gereben B, Zavacki AM, Ribich S, Kim BW, Huang SA, Simonides WS, Zeöld A, Bianco AC. Zelluläre und molekulare Grundlagen der Deiodinase-regulierten Schilddrüsenhormonsignalisierung. Endocr Rev. 2008 Dec;29(7):898-938. doi: 10.1210/er.2008-0019. PMID: 18815314

Engler D, Burger AG. Die Dejodierung der Jodthyronine und ihrer Derivate beim Menschen. Endocr Rev. 1984 Spring;5(2):151-84. PMID 6376077 .

Piehl S, Hoefig CS, Scanlan TS, Köhrle J. Thyronamine – Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft. Endocr Rev. 2011 Feb;32(1):64-80. doi: 10.1210/er.2009-0040. PMID 20880963 .

Jod in uns

Jod kommt in zwei Haupthormonen vor, T3 und T4. Sie wirken sich auf jeden Teil des Körpers aus und sind wichtig für die Zell-Zell-Signalübertragung. Wikipedia sagt:

Die Thyronine wirken auf fast jede Zelle im Körper. Sie erhöhen den Grundumsatz, beeinflussen die Proteinsynthese, helfen bei der Regulierung des langen Knochenwachstums (Synergie mit Wachstumshormon) und der neuralen Reifung und erhöhen die Empfindlichkeit des Körpers gegenüber Katecholaminen (wie Adrenalin) durch Zulässigkeit. Die Schilddrüsenhormone sind für die richtige Entwicklung und Differenzierung aller Zellen des menschlichen Körpers unerlässlich. Diese Hormone regulieren auch den Protein-, Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel und beeinflussen, wie menschliche Zellen energetische Verbindungen verwenden. Außerdem regen sie den Vitaminstoffwechsel an. Zahlreiche physiologische und pathologische Reize beeinflussen die Schilddrüsenhormonsynthese.

Warum haben wir Jod in diesen Hormonen?

Das ist eigentlich deine Frage. Ich habe mehrere Artikel darüber gefunden und festgestellt, dass Jod ein wichtiger Katalysator ist und sich Jodtryosine zu wichtigen Hormonen entwickelt haben

Zunächst einmal war die Verwendung von Jod in Organismen uralt. Viele Prokaryoten und Protisten nutzten es, um mit reaktiven Sauerstoffspezies umzugehen. Jodidperoxidasen waren vor etwa 3 Milliarden Jahren in primitiven oxygenen und photosynthetischen Cyanobakterien vorhanden. Denn Jod ist eines der ältesten Antioxidantien.

Die Thyroxin-ähnlichen Hormone scheinen sich in einzelligen Algen vor etwa 4 Mya entwickelt zu haben. Seine ursprüngliche Funktion bestand jedoch nicht in der Signalübertragung von Zelle zu Zelle, wie dies bei T3 und T4 der Fall ist. Es sollte ursprünglich andere biochemische Reaktionen katalysieren und freie Radikale abfangen. Dies alles geschah, als Tyrosin zum ersten Mal hergestellt wurde. Jod reagiert mit dem Tyrosin und bildet Jodtryosine, die wichtige Katalysatoren für viele biochemische Reaktionen waren.

Die erste Verwendung von Iodtryosinen zur Regulation könnte für ATPase in den Mitochondrien für Nicht-Wirbeltier-Organismen gewesen sein. Auch bei Wirbeltieren wurde die Regulation von mtRNA durch Iodtryosine reguliert.

Jodtyrosine können sehr leicht zwischen Zellen diffundieren, und die Entwicklung von TH-Rezeptoren führte zur Entwicklung von Thyroxinhormonen. Solche Hormone wurden zuerst für die Embryonalentwicklung, die Metamorphose (wenn dies der richtige Begriff ist) von Amphibien und mehr verwendet. Der Rest ist wirklich Evolution! Diese Hormone sind in praktisch allen Organismen (außer Prokaryoten) vorhanden.

Zusammenfassung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verwendung von Jod in Hormonen mit Jod in den ersten Zellen begann, da sie Schutz vor freien Radikalen und reaktiven Sauerstoffspezies bieten und gleichzeitig biochemische Reaktionen katalysieren. Jodtyrosine haben sich als wichtig für die Regulation in Zellen und schließlich als wichtig für die Zell-Zell-Signalübertragung herausgestellt.

Wenn Sie weitere Fragen haben, stellen Sie diese bitte in den Kommentaren oder wir können uns in der Biosphäre unterhalten.

Verweise

Dies sind meine Quellen und es gibt viel mehr Informationen zu diesen Artikeln. Beachten Sie, dass ich in Bezug auf die verwendete Jodform chemisch nicht korrekt bin, sodass diese Artikel die richtigen Informationen enthalten

http://m.icb.oxfordjournals.org/content/early/2009/06/23/icb.icp053.full.pdf

http://ign.org/cm_data/2011_Venturi_Evolutionary_Significance_of_Iodine.pdf

hier ein interessanter Artikel:

Die Akkumulation von radioaktivem Jod durch Amphioxus

Zusammenfassung der Zusammenfassung: Es geht um Cephalokordaten, die keine Wirbeltiere sind, also sind sie nahe Verwandte (am meisten verwandt mit den Vorfahren) der Wirbeltiere. Das fragliche spezifische Cephalocordat ist Amphioxus. Der Artikel spricht von einer spezifischen Drüse namens "Endostyle" von Amphioxus und untersuchte die Homologie mit der subpharyngealen Drüse der Larvenform von Neunaugen (ein Agnathan, das primitivste aller Wirbeltiere) namens Ammocoete. Die Subpharynxdrüse ist so etwas wie die Schilddrüse. Tatsächlich ist diese Subpharynxdrüse oder Schilddrüse ein bestimmendes Merkmal von Wirbeltieren. Die Zusammenfassung beschreibt ein Experiment, bei dem sie den Endostyle von Amphioxus nahmen und ihn in einen Salamander (und eine Amphibie) implantierten, und es hatte ähnliche Wirkungen wie die Schilddrüse.

Warum produziert der Endostyle Schleim? Denn es ist für ihre Filterfütterung (Ernährung durch Sieben von Schwebstoffen und Speiseresten aus Wasser) unerlässlich.

Warum Jod im Schleim konzentrieren, weiß ich nicht.

Die anderen Antworten erklären die Funktion von Jod. Diese Antwort sollte die Entwicklung der Jodkonzentrationsdrüsen ganz am Anfang unserer Wirbeltiervorfahren erklären.