Bi lahko usmerjanje tega encima upočasnilo staranje in s tem povezane bolezni?
Raziskovanje encima, ki preprečuje delitev celic, bi lahko bilo plodno sredstvo za raziskave, kako upočasniti staranje in zdraviti bolezni, povezane s staranjem.
To je bil zaključek, do katerega so prišli raziskovalci na univerzi Kobe na Japonskem po proučevanju encima D-aminokislinske oksidaze (DAO) in njegove vloge v celicah.
DAO presnavlja D-aminokisline, ki so v nasprotju z njihovimi zrcalnimi bratranci L-aminokislinami le malo prisotne v biologiji sesalcev.
Iz tega razloga so znanstveniki do nedavne študije vedeli malo o vplivu DAO v telesu.
Nova ugotovitev razkriva, da DAO v procesu presnove D-aminokislin proizvaja reaktivne kisikove vrste (ROS), ki so skupina nestabilnih molekul, ki povzročajo celični stres.
Stresorji, kot so poškodbe DNK in ROS, spodbujajo celice v staranje, nepovratno stanje, v katerem se ne morejo več replicirati.
Ugotovitev odkriva molekularni mehanizem, ki je manjkal v prejšnjih študijah, ki so ROS povezovale s staranjem celic in staranjem.
ROS in staranje celic
ROS so pomembni akterji v biologiji staranja in številnih bolezni, ki se s starostjo povečujejo, kot so Parkinsonova, Alzheimerjeva bolezen, diabetes in številni raki.
Nedavna študija prispeva k čedalje večjemu razumevanju vloge starajočih se celic v tem odnosu.
Vstop v ireverzibilno stanje, v katerem se ne more več deliti in širiti, ne pomeni nujno zmanjšanja sposobnosti celice za spremembe in vpliv.
Zgodnje raziskave so pokazale, da je glavni vpliv celičnega staranja na človeško biologijo vključeval zaščito pred rakom. Celice s poškodovano DNA se v zaprtem stanju ne morejo razmnoževati in povzročajo tumorjev.
Od takrat pa so študije razkrile, da starajoče se celice sodelujejo pri obnavljanju tkiv, celjenju ran, razvoju zarodka in staranju.
Glavni poudarek nadaljnjih raziskav je na različnih stresorjih, ki lahko sprožijo celice, da vstopijo v ireverzibilno stanje.
Poleg tega se veča znanje o tem, kako biološke spremembe in bolezni, povezane s staranjem, vključujejo ROS in staranje.
Poglobitev v vlogo DAO
V prejšnjem delu so raziskovalci univerze Kobe odkrili, da staranje sproži molekulo supresorja tumorja p53 in da to aktivira gen za DAO.
Vendar ta "študija ni v celoti raziskala neposredne povezave med DAO in staranjem," ugotavljajo.
V svoji novejši preiskavi so raziskovalci nagovarjali rakave celice, da so postale starejše, tako da so jih izpostavili nizkim nivojem "zdravila proti raku, ki povzroča dvojne verige DNA".
Ugotovili pa so, da je zmanjšanje aktivnosti DAO bodisi z zdravili bodisi z utišanjem njegovega gena zmanjšalo staranje in nastanek ROS.
V drugem poskusu so uporabili mutanta DAO, ki je ustavil njegovo vedenje kot encim. Vendar ta različica DAO niti ni povzročila ROS niti spodbujala staranja.
Skupina predlaga, da to dokazuje, da sposobnost DAO kot encima tvori ROS omogoča, da spodbuja staranje v celicah.
V nadaljnjih poskusih so znanstveniki odkrili druge poti, ki pomagajo DAO pri spodbujanju staranja, ki ga je povzročila poškodba DNA.
Ključni dejavnik je transporter gen SLC52A1, ki pomaga povečati raven koencima flavin adenin dinukleotida (FAD).
DAO potrebuje zalogo FAD, SLC52A1 pa to oskrbo zagotavlja s povečanjem razpoložljivosti vitamina B-2, sestavine FAD.
Raziskovalci so previdni glede posledic svojih ugotovitev. ROS niso vedno slabi fantje: lahko tudi koristijo zdravju. Na primer, nizke ravni ROS lahko podaljšajo življenjsko dobo, imunski sistem pa jih potrebuje za boj proti okužbam.
Morda prav prekomerna proizvodnja ROS povzroča težave in daje ravnovesje celičnemu stresu, boleznim in staranju. V zvezi s tem študija opredeljuje prej neznano vlogo DAO.
Raziskovalci zaključujejo:
"Naši rezultati jasno kažejo novo funkcijo DAO kot promotorja staranja, ki ga povzroča poškodba DNA, kar lahko omogoči nov vpogled v vlogo [D] -aminokislin v različnih fizioloških in patoloških procesih, vključno s staranjem, rakom in staranjem."
