Може ли насочването на този ензим да забави стареенето и свързаните с него заболявания?
Изследването на ензим, който спира клетките да се делят, може да бъде плодотворно средство за изследване на това как да забавим стареенето и да лекуваме заболявания, свързани със стареенето.
Това беше заключението, до което изследователи от университета Кобе в Япония стигнаха след изучаване на ензима D-аминокиселинна оксидаза (DAO) и неговата роля в клетките.
DAO метаболизира D-аминокиселини, които, за разлика от огледалните си братовчеди L-аминокиселините, имат малко присъствие в биологията на бозайниците.
Поради тази причина до скорошното проучване учените знаеха малко за въздействието на DAO в организма.
Новото откритие разкрива, че в процеса на метаболизиране на D-аминокиселини DAO произвежда реактивни кислородни видове (ROS), които са група от нестабилни молекули, които причиняват клетъчен стрес.
Стресори като увреждане на ДНК и ROS подтикват клетките към стареене, необратимо състояние, в което те вече не могат да се репликират.
Откритието разкрива молекулярен механизъм, който липсва в предишни проучвания, свързващи ROS с клетъчното стареене и стареене.
ROS и стареене на клетките
АФК са важни играчи в биологията на стареенето и много заболявания, които са склонни да се увеличават с напредването на възрастта, като Паркинсон, Алцхаймер, диабет и много видове рак.
Неотдавнашното проучване допринася за нарастващото разбиране за ролята на застаряващите клетки в тази връзка.
Влизането в необратимо състояние, в което вече не може да се дели и размножава, не намалява непременно способността на клетката за промяна и влияние.
Ранните изследвания предполагат, че основното въздействие на клетъчното стареене върху човешката биология включва защита срещу рак. Ограничени до застаряващо състояние, клетките с увредена ДНК не могат да се размножават и да пораждат тумори.
Оттогава обаче проучванията разкриват, че застаряващите клетки са активни в възстановяването на тъканите, заздравяването на рани, ембрионалното развитие и стареенето.
Основен фокус на продължаващите изследвания е върху различните стресори, които могат да задействат клетките да влязат в необратимо състояние.
В допълнение, има нарастващ набор от знания за това как свързаните със стареенето биологични промени и заболявания включват ROS и стареене.
Вниквайки в ролята на DAO
В предишна работа изследователите от университета Кобе са открили, че стареенето задейства молекулата туморен супресор p53 и че това активира гена за DAO.
Това проучване обаче не изследва напълно пряката връзка между DAO и стареенето, отбелязват те.
В по-скорошното си разследване изследователите подтикнаха раковите клетки към стареене, като ги изложиха на ниски нива на „противораково лекарство, което предизвиква разкъсване на двойната верига на ДНК“.
Те установиха обаче, че намаляването на активността на DAO, или с лекарства, или чрез заглушаване на неговия ген, намалява стареенето и производството на ROS.
В друг експеримент те използваха мутант на DAO, който спря да се държи като ензим. Тази версия на DAO обаче нито произвежда ROS, нито насърчава стареенето.
Екипът предполага, че това доказва, че способността на DAO като ензим да създава ROS позволява да се стимулира стареенето в клетките.
В по-нататъшни експерименти учените откриват други пътища, които помагат на DAO да насърчава стареенето, предизвикано от увреждане на ДНК.
Ключов фактор е транспортиращият ген SLC52A1, който спомага за повишаване нивата на коензима флавин аденин динуклеотид (FAD).
DAO се нуждае от доставка на FAD, а SLC52A1 осигурява това снабдяване, като увеличава наличността на витамин B-2, съставка на FAD.
Изследователите са предпазливи относно последиците от своите констатации. ROS не винаги са лошите: те също могат да са от полза за здравето. Например, ниските нива на ROS могат да удължат живота и имунната система се нуждае от тях за борба с инфекцията.
Може би свръхпроизводството на ROS причинява проблеми и подсказва баланса към клетъчен стрес, болести и стареене. В това отношение изследването идентифицира неизвестна досега роля на DAO.
Изследователите заключават:
„Нашите резултати ясно показват нова функция на DAO като промотор на индуцирано от увреждане на ДНК стареене, което може да даде нова представа за ролята на [D] -аминокиселини в различни физиологични и патологични процеси, включително стареене, рак и стареене.
