Mohlo by cílení na tento enzym zpomalit stárnutí a související nemoci?
Vyšetřování enzymu, který zastaví dělení buněk, by mohlo být plodnou cestou pro výzkum, jak zpomalit stárnutí a léčit nemoci související se stárnutím.
K tomuto závěru dospěli vědci z japonské univerzity v Kobe po studiu enzymu D-aminokyselina oxidáza (DAO) a jeho role v buňkách.
DAO metabolizuje D-aminokyseliny, které na rozdíl od svých bratranců se zrcadlovým obrazem, L-aminokyseliny, mají v biologii savců jen malou přítomnost.
Z tohoto důvodu až do nedávné studie vědci věděli jen málo o dopadu DAO na tělo.
Nové zjištění odhaluje, že v procesu metabolizace D-aminokyselin produkuje DAO reaktivní formy kyslíku (ROS), které jsou skupinou nestabilních molekul, které způsobují buněčný stres.
Stresory, jako je poškození DNA a ROS, vedou buňky k stárnutí, nevratnému stavu, ve kterém se již nemohou replikovat.
Nález odhaluje molekulární mechanismus, který chyběl v předchozích studiích, které spojovaly ROS se stárnutím a stárnutím buněk.
ROS a stárnutí buněk
ROS jsou důležitými hráči v biologii stárnutí a mnoha chorob, které mají s přibývajícím věkem tendenci narůstat, jako je Parkinsonova choroba, Alzheimerova choroba, cukrovka a mnoho druhů rakoviny.
Nedávná studie přispívá k rostoucímu porozumění úloze senescentních buněk v tomto vztahu.
Vstup do nevratného stavu, ve kterém se již nemůže dělit a množit, nutně nesnižuje schopnost buňky měnit a ovlivňovat.
První výzkum naznačil, že hlavní dopad stárnutí buněk na biologii člověka zahrnoval ochranu před rakovinou. V omezeném stárnoucím stavu se buňky s poškozenou DNA nemohou množit a vést k nádorům.
Od té doby však studie ukázaly, že senescentní buňky jsou aktivní při opravách tkání, hojení ran, embryonálním vývoji a stárnutí.
Hlavní zaměření pokračujícího výzkumu je na různé stresory, které mohou vyvolat vstup buněk do nevratného stavu.
Kromě toho přibývá poznatků o tom, jak biologické změny a nemoci související se stárnutím zahrnují ROS a senescenci.
Ponoříme se do role DAO
V předchozí práci vědci z univerzity v Kobe objevili, že stárnutí spouští molekulu supresoru nádoru p53 a že to aktivuje gen pro DAO.
Tato „studie však plně nezkoumala přímý vztah mezi DAO a stárnutím,“ poznamenávají.
Ve svém novějším výzkumu vědci přiměli rakovinné buňky k stárnutí tím, že je vystavili nízkým hladinám „protirakovinného léčiva, které indukuje dvouřetězcové zlomy DNA“.
Zjistili však, že snížení aktivity DAO, ať už pomocí léků nebo umlčením jeho genu, snížilo stárnutí a produkci ROS.
V dalším experimentu použili mutanta DAO, který zastavil jeho chování jako enzym. Tato verze DAO však nevytvořila ROS ani nepodporovala stárnutí.
Tým naznačuje, že to dokazuje, že je to schopnost DAO jako enzymu vytvářet ROS, který mu umožňuje podporovat stárnutí v buňkách.
V dalších experimentech vědci objevili další cesty, které pomáhají DAO podporovat stárnutí vyvolané poškozením DNA.
Klíčovým faktorem je transportní gen SLC52A1, který pomáhá zvyšovat hladinu koenzymu flavin adenin dinukleotidu (FAD).
DAO potřebuje přísun FAD a SLC52A1 zajišťuje tento přísun zvýšením dostupnosti vitaminu B-2, přísady FAD.
Vědci jsou opatrní ohledně důsledků svých zjištění. ROS nejsou vždy ti špatní: mohou také prospívat zdraví. Například nízké hladiny ROS mohou prodloužit životnost a imunitní systém je potřebuje k boji proti infekci.
Možná je to nadprodukce ROS, která způsobuje problémy a vyrovnává rovnováhu směrem k buněčnému stresu, nemocem a stárnutí. V tomto ohledu studie identifikuje dříve neznámou roli pro DAO.
Vědci dospěli k závěru:
"Naše výsledky jasně ukazují novou funkci DAO jako promotoru senescence indukované poškozením DNA, která může poskytnout nový pohled na role [D] -aminokyselin v různých fyziologických a patologických procesech, včetně senescence, rakoviny a stárnutí."
