Czy celowanie w ten enzym może spowolnić starzenie się i związane z nim choroby?
Badanie enzymu, który powstrzymuje podział komórek, może być owocną drogą do badań nad spowolnieniem procesu starzenia i leczeniem chorób związanych ze starzeniem się.
Do takiego wniosku doszli naukowcy z Uniwersytetu Kobe w Japonii po zbadaniu enzymu oksydazy D-aminokwasowej (DAO) i jego roli w komórkach.
DAO metabolizuje D-aminokwasy, które w przeciwieństwie do swoich lustrzanych kuzynów, L-aminokwasów, są obecne tylko w niewielkim stopniu w biologii ssaków.
Z tego powodu do niedawnych badań naukowcy niewiele wiedzieli o wpływie DAO na organizm.
Nowe odkrycie pokazuje, że w procesie metabolizowania D-aminokwasów DAO wytwarza reaktywne formy tlenu (RFT), które są grupą niestabilnych cząsteczek, które powodują stres komórkowy.
Stresory, takie jak uszkodzenie DNA i RFT, powodują starzenie się komórek, nieodwracalny stan, w którym nie mogą się już replikować.
Odkrycie ujawnia mechanizm molekularny, którego brakowało we wcześniejszych badaniach, a który wiązał RFT ze starzeniem się i starzeniem się komórek.
RFT i starzenie się komórek
ROS są ważnymi graczami w biologii starzenia się i wielu chorobach, które mają tendencję do nasilania się wraz z wiekiem, takich jak choroba Parkinsona, choroba Alzheimera, cukrzyca i wiele nowotworów.
Niedawne badanie przyczynia się do coraz lepszego zrozumienia roli starzejących się komórek w tym związku.
Wejście w nieodwracalny stan, w którym nie może już się dzielić i rozmnażać, niekoniecznie zmniejsza zdolność komórki do zmian i wywierania wpływu.
Wczesne badania sugerowały, że główny wpływ starzenia się komórek na biologię człowieka dotyczy ochrony przed rakiem. Ograniczone do starzenia komórki z uszkodzonym DNA nie mogą się rozmnażać i powodować nowotworów.
Jednak od tego czasu badania wykazały, że starzejące się komórki są aktywne w naprawie tkanek, gojeniu ran, rozwoju embrionalnym i starzeniu się.
Kontynuowane badania koncentrują się głównie na różnych stresorach, które mogą wywołać nieodwracalny stan komórek.
Ponadto istnieje coraz większa wiedza na temat wpływu zmian biologicznych i chorób związanych ze starzeniem się na RFT i starzenie się.
Zagłębianie się w rolę DAO
W poprzedniej pracy naukowcy z Kobe University odkryli, że starzenie się wyzwala cząsteczkę supresora nowotworów p53 i że to aktywuje gen DAO.
Jednak to „badanie nie zbadało w pełni bezpośredniego związku między DAO a starzeniem się” - zauważają.
W swoich nowszych badaniach naukowcy nakłonili komórki rakowe do starzenia, wystawiając je na działanie niskiego poziomu „leku przeciwnowotworowego, który wywołuje pęknięcia dwuniciowego DNA”.
Odkryli jednak, że zmniejszenie aktywności DAO, czy to za pomocą leków, czy przez wyciszenie jego genu, zmniejszyło starzenie się i produkcję RFT.
W innym eksperymencie użyli mutanta DAO, który przestał zachowywać się jak enzym. Jednak ta wersja DAO ani nie produkowała ROS, ani nie promowała starzenia.
Zespół sugeruje, że to dowodzi, że to zdolność DAO jako enzymu do wytwarzania RFT umożliwia mu promowanie starzenia w komórkach.
W dalszych eksperymentach naukowcy odkryli inne ścieżki, które pomagają DAO w promowaniu starzenia wywołanego uszkodzeniem DNA.
Kluczowym czynnikiem jest gen transportera SLC52A1, który pomaga zwiększyć poziom dinukleotydu koenzymu flawina-adenina (FAD).
DAO potrzebuje zapasów FAD, a SLC52A1 zapewnia je poprzez zwiększenie dostępności witaminy B-2, składnika FAD.
Naukowcy są ostrożni co do konsekwencji ich odkryć. ROS nie zawsze są złymi ludźmi: mogą również przynosić korzyści zdrowiu. Na przykład niski poziom RFT może wydłużyć żywotność, a układ odpornościowy potrzebuje ich do zwalczania infekcji.
Być może to nadprodukcja RFT powoduje problemy i przechyla równowagę w kierunku stresu komórkowego, chorób i starzenia się. Pod tym względem badanie wskazuje na nieznaną wcześniej rolę DAO.
Naukowcy podsumowują:
„Nasze wyniki wyraźnie pokazują nową funkcję DAO jako promotora starzenia wywołanego uszkodzeniami DNA, co może dostarczyć nowych informacji na temat roli [D] -aminokwasów w różnych procesach fizjologicznych i patologicznych, w tym starzeniu się, nowotworach i starzeniu”.
