Direcționarea acestei enzime ar putea încetini îmbătrânirea și bolile asociate?
Investigarea unei enzime care împiedică divizarea celulelor ar putea fi o cale fructuoasă pentru cercetarea modului de încetinire a îmbătrânirii și tratarea bolilor legate de îmbătrânire.
Aceasta a fost concluzia la care au ajuns cercetătorii de la Universitatea Kobe din Japonia după ce au studiat enzima D-aminoacid oxidază (DAO) și rolul acesteia în celule.
DAO metabolizează D-aminoacizii, care, spre deosebire de verii lor în oglindă, L-aminoacizii, au doar o prezență mică în biologia mamiferelor.
Din acest motiv, până la studiul recent, oamenii de știință știau puțin despre impactul DAO asupra corpului.
Noua descoperire relevă faptul că, în procesul de metabolizare a D-aminoacizilor, DAO produce specii reactive de oxigen (ROS), care sunt un grup de molecule instabile care provoacă stres celular.
Stresori precum deteriorarea ADN-ului și ROS determină celulele în senescență, o stare ireversibilă în care nu se mai pot replica.
Constatarea descoperă un mecanism molecular care a lipsit în studiile anterioare care au legat ROS de senescența celulară și de îmbătrânire.
ROS și senescența celulară
ROS sunt actori importanți în biologia îmbătrânirii și a multor boli care tind să crească odată cu înaintarea în vârstă, cum ar fi Parkinson, Alzheimer, diabet și multe tipuri de cancer.
Studiul recent adaugă la o înțelegere tot mai mare a rolului celulelor senescente în această relație.
Intrarea într-o stare ireversibilă în care nu se mai poate diviza și prolifera nu diminuează neapărat capacitatea de schimbare și influență a unei celule.
Cercetările timpurii au sugerat că principalul impact al senescenței celulare asupra biologiei umane a fost protejarea împotriva cancerului. Limitate la o stare senescentă, celulele cu ADN deteriorat nu se pot înmulți și pot da naștere tumorilor.
De atunci, însă, studiile au arătat că celulele senescente sunt active în repararea țesuturilor, vindecarea rănilor, dezvoltarea embrionară și îmbătrânirea.
Un accent major al cercetării continue se referă la diferiții factori de stres care pot determina celulele să intre în starea ireversibilă.
În plus, există un număr tot mai mare de cunoștințe despre modul în care modificările biologice legate de îmbătrânire și bolile implică ROS și senescență.
Adâncindu-se în rolul DAO
În lucrările anterioare, cercetătorii Universității Kobe au descoperit că senescența declanșează molecula supresoare tumorale p53 și că aceasta activează gena pentru DAO.
Cu toate acestea, „studiul nu a explorat pe deplin relația directă dintre DAO și senescență”, notează ei.
În investigația lor mai recentă, cercetătorii au convins celulele canceroase în senescență, expunându-le la niveluri scăzute de „un medicament anticancer care induce rupturi de ADN dublu-catenar”.
Au descoperit, totuși, că reducerea activității DAO, fie cu medicamente, fie prin reducerea la tăcere a genei sale, a redus senescența și producția de ROS.
Într-un alt experiment, au folosit un mutant al DAO care l-a oprit să se comporte ca o enzimă. Cu toate acestea, această versiune a DAO nu a produs ROS și nici nu a promovat senescența.
Echipa sugerează că acest lucru dovedește că abilitatea DAO ca enzimă de a produce ROS este cea care îi permite să promoveze senescența în celule.
În alte experimente, oamenii de știință au descoperit alte căi care ajută DAO să promoveze senescența declanșată de deteriorarea ADN-ului.
Un factor cheie este gena transportoare SLC52A1, care ajută la creșterea nivelului de coenzimă flavină adenină dinucleotidă (FAD).
DAO are nevoie de o cantitate de FAD, iar SLC52A1 asigură această cantitate prin creșterea disponibilității vitaminei B-2, un ingredient al FAD.
Cercetătorii sunt prudenți cu privire la implicațiile descoperirilor lor. ROS nu sunt întotdeauna băieții răi: pot beneficia și de sănătate. De exemplu, nivelurile scăzute de ROS pot prelungi durata de viață, iar sistemul imunitar are nevoie de ele pentru a combate infecțiile.
Poate că supraproducția de ROS cauzează probleme și încurajează echilibrul către stresul celular, boală și îmbătrânire. În acest sens, studiul identifică un rol necunoscut anterior pentru DAO.
Cercetătorii concluzionează:
„Rezultatele noastre arată în mod clar o funcție nouă a DAO ca promotor al senescenței induse de leziuni ale ADN-ului, care poate oferi noi informații despre rolul [D] -aminoacizilor în diferite procese fiziologice și patologice, inclusiv senescența, cancerul și îmbătrânirea.”
