Θα μπορούσε η στόχευση αυτού του ενζύμου να επιβραδύνει τη γήρανση και τις σχετικές ασθένειες;
Η διερεύνηση ενός ενζύμου που σταματά τα κύτταρα να διαχωρίζονται θα μπορούσε να είναι μια γόνιμη οδός για έρευνα σχετικά με τον τρόπο επιβράδυνσης της γήρανσης και τη θεραπεία ασθενειών που σχετίζονται με τη γήρανση.
Αυτό ήταν το συμπέρασμα στο οποίο κατέληξαν οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Kobe στην Ιαπωνία αφού μελέτησαν το ένζυμο Ο-οξειδάση αμινοξέων (DAO) και τον ρόλο του στα κύτταρα.
Το DAO μεταβολίζει τα D-αμινοξέα, τα οποία, σε αντίθεση με τα ξαδέλφια της εικόνας καθρέφτη τους, τα L-αμινοξέα, έχουν μόνο μικρή παρουσία στη βιολογία των θηλαστικών.
Για το λόγο αυτό, μέχρι την πρόσφατη μελέτη, οι επιστήμονες γνώριζαν λίγα για τον αντίκτυπο του DAO στο σώμα.
Το νέο εύρημα αποκαλύπτει ότι, κατά τη διαδικασία του μεταβολισμού των D-αμινοξέων, το DAO παράγει είδη αντιδραστικού οξυγόνου (ROS), τα οποία είναι μια ομάδα ασταθών μορίων που προκαλούν κυτταρικό στρες.
Οι στρεσογόνοι παράγοντες όπως η βλάβη του DNA και το ROS ωθούν τα κύτταρα σε γήρανση, μια μη αναστρέψιμη κατάσταση στην οποία δεν μπορούν πλέον να αναπαραχθούν.
Το εύρημα αποκαλύπτει έναν μοριακό μηχανισμό που έλειπε σε προηγούμενες μελέτες που έχουν συνδέσει το ROS με την γήρανση των κυττάρων και τη γήρανση.
ROS και κυτταρική γήρανση
Οι ROS είναι σημαντικοί παράγοντες στη βιολογία της γήρανσης και πολλές ασθένειες που τείνουν να αυξάνονται με την ηλικία, όπως το Parkinson, το Αλτσχάιμερ, ο διαβήτης και πολλοί καρκίνοι.
Η πρόσφατη μελέτη προσθέτει σε μια αυξανόμενη κατανόηση του ρόλου των γηρασμένων κυττάρων σε αυτήν τη σχέση.
Η είσοδος μιας μη αναστρέψιμης κατάστασης στην οποία δεν μπορεί πλέον να διαιρείται και να πολλαπλασιάζεται δεν μειώνει απαραίτητα την ικανότητα ενός κελιού για αλλαγή και επιρροή.
Πρώιμη έρευνα έδειξε ότι ο κύριος αντίκτυπος της γήρανσης των κυττάρων στην ανθρώπινη βιολογία ήταν η προστασία από τον καρκίνο. Περιορισμένος σε μια κατάσταση γήρανσης, τα κύτταρα με κατεστραμμένο DNA δεν μπορούν να πολλαπλασιαστούν και να προκαλέσουν όγκους.
Από τότε, ωστόσο, μελέτες έχουν αποκαλύψει ότι τα γηρασμένα κύτταρα είναι ενεργά στην επιδιόρθωση ιστών, στην επούλωση τραυμάτων, στην εμβρυϊκή ανάπτυξη και στη γήρανση.
Βασικό επίκεντρο της συνεχούς έρευνας είναι οι διάφοροι στρεσογόνοι παράγοντες που μπορούν να προκαλέσουν την είσοδο των κυττάρων στην μη αναστρέψιμη κατάσταση.
Επιπλέον, υπάρχει ένα αυξανόμενο σώμα γνώσεων σχετικά με το πώς οι βιολογικές αλλαγές και οι ασθένειες που σχετίζονται με τη γήρανση περιλαμβάνουν το ROS και τη γήρανση.
Εξετάζοντας το ρόλο του DAO
Σε προηγούμενες εργασίες, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Kobe είχαν ανακαλύψει ότι η γήρανση ενεργοποιεί το μόριο καταστολέα όγκου p53 και ότι αυτό ενεργοποιεί το γονίδιο για το DAO.
Ωστόσο, αυτή η «μελέτη δεν διερεύνησε πλήρως την άμεση σχέση μεταξύ DAO και γήρανσης», σημειώνουν.
Στην πιο πρόσφατη έρευνά τους, οι ερευνητές έκαναν τα καρκινικά κύτταρα σε γήρανση εκθέτοντάς τα σε χαμηλά επίπεδα «αντικαρκινικού φαρμάκου που προκαλεί διαλείμματα DNA.
Διαπίστωσαν, ωστόσο, ότι η μείωση της δραστηριότητας DAO, είτε με φάρμακα είτε με τη σίγαση του γονιδίου της, μείωσε τη γήρανση και την παραγωγή ROS.
Σε ένα άλλο πείραμα, χρησιμοποίησαν μια μετάλλαξη DAO που σταμάτησε να συμπεριφέρεται σαν ένζυμο. Αυτή η έκδοση του DAO, ωστόσο, δεν παρήγαγε ROS ούτε προωθούσε τη γήρανση.
Η ομάδα προτείνει ότι αυτό αποδεικνύει ότι είναι η ικανότητα του DAO ως ένζυμο να κάνει ROS που του επιτρέπει να προάγει τη γήρανση στα κύτταρα.
Σε περαιτέρω πειράματα, οι επιστήμονες ανακάλυψαν άλλες οδούς που βοηθούν το DAO να προωθήσει τη γήρανση που προκαλείται από βλάβη στο DNA.
Ένας βασικός παράγοντας είναι το γονίδιο μεταφορέα SLC52A1, το οποίο βοηθά στην αύξηση των επιπέδων του συνενζύμου δινουκλεοτιδίου αδενίνης φλαβίνης (FAD).
Το DAO χρειάζεται παροχή FAD και το SLC52A1 διασφαλίζει αυτήν την προσφορά αυξάνοντας τη διαθεσιμότητα της βιταμίνης B-2, ενός συστατικού του FAD.
Οι ερευνητές είναι προσεκτικοί σχετικά με τις επιπτώσεις των ευρημάτων τους. Η ROS δεν είναι πάντα οι κακοί: Μπορούν επίσης να ωφελήσουν την υγεία. Για παράδειγμα, τα χαμηλά επίπεδα ROS μπορούν να επιμηκύνουν τη διάρκεια ζωής και το ανοσοποιητικό σύστημα τα χρειάζεται για την καταπολέμηση της λοίμωξης.
Ίσως είναι η υπερπαραγωγή του ROS που προκαλεί προβλήματα και συμβουλές για την ισορροπία προς το κυτταρικό στρες, τις ασθένειες και τη γήρανση. Από αυτή την άποψη, η μελέτη προσδιορίζει έναν προηγουμένως άγνωστο ρόλο για το DAO.
Οι ερευνητές καταλήγουν στο συμπέρασμα:
"Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ξεκάθαρα μια νέα λειτουργία του DAO ως προαγωγού της γήρανσης που προκαλείται από βλάβη στο DNA, η οποία μπορεί να παρέχει νέες πληροφορίες για τους ρόλους των [D] -αμινοξέων σε διάφορες φυσιολογικές και παθολογικές διεργασίες, όπως γήρανση, καρκίνος και γήρανση."
