Kan målretting mot dette enzymet senke aldring og relaterte sykdommer?
Å undersøke et enzym som hindrer cellene i å dele seg, kan være en fruktbar vei for forskning på hvordan å bremse aldring og behandle aldringsrelaterte sykdommer.
Dette var konklusjonen forskere ved Kobe University i Japan kom til etter å ha studert enzymet D-aminosyreoksidase (DAO) og dets rolle i celler.
DAO metaboliserer D-aminosyrer, som i motsetning til deres speilbilde fettere L-aminosyrene bare har en liten tilstedeværelse i pattedyrsbiologi.
Av den grunn, frem til den siste studien, visste forskere lite om effekten av DAO i kroppen.
Det nye funnet avslører at DAO i prosessen med å metabolisere D-aminosyrer produserer reaktive oksygenarter (ROS), som er en gruppe ustabile molekyler som forårsaker cellestress.
Stressfaktorer som DNA-skade og ROS ber celler til å senes, en irreversibel tilstand der de ikke lenger kan replikere.
Funnet avdekker en molekylær mekanisme som har manglet i tidligere studier som har knyttet ROS til cellefornemmelse og aldring.
ROS og celle aldring
ROS er viktige aktører i aldringsbiologien og mange sykdommer som har en tendens til å øke med økende alder, som Parkinsons, Alzheimers, diabetes og mange kreftformer.
Den nylige studien legger til en økende forståelse av senescentcellers rolle i dette forholdet.
Å komme inn i en irreversibel tilstand der den ikke lenger kan dele seg og spre seg, reduserer ikke nødvendigvis cellens evne til endring og innflytelse.
Tidlig forskning antydet at den viktigste virkningen av cellefornemmelse på menneskets biologi involverte å beskytte mot kreft. Begrenset til en aldrende tilstand, kan celler med skadet DNA ikke formere seg og gi svulster.
Siden da har imidlertid studier avdekket at senescentceller er aktive i vevsreparasjon, sårheling, embryonal utvikling og aldring.
Et hovedfokus for fortsatt forskning er på de forskjellige stressfaktorene som kan utløse celler til å komme inn i den irreversible tilstanden.
I tillegg er det en økende mengde kunnskap om hvordan aldringsrelaterte biologiske endringer og sykdommer involverer ROS og aldring.
Å dykke inn i rollen som DAO
I tidligere arbeider hadde forskerne ved Kobe University oppdaget at senescence utløser tumorundertrykkelsesmolekylet p53, og at dette aktiverer genet for DAO.
Imidlertid undersøkte den "studien ikke fullt ut det direkte forholdet mellom DAO og aldring".
I sin nyere undersøkelse lokket forskerne kreftceller til senescence ved å utsette dem for lave nivåer av "et kreftmedisin som induserer DNA-dobbeltstrengsbrudd."
De fant imidlertid at å redusere DAO-aktivitet, enten med medisiner eller ved å dempe genet, reduserte aldring og ROS-produksjon.
I et annet eksperiment brukte de en mutant av DAO som stoppet at den oppførte seg som et enzym. Denne versjonen av DAO produserte imidlertid verken ROS eller fremmet aldring.
Teamet antyder at dette beviser at det er DAOs evne som et enzym å lage ROS som gjør det mulig å fremme aldring i celler.
I ytterligere eksperimenter oppdaget forskerne andre veier som hjelper DAO til å fremme aldring utløst av DNA-skade.
En nøkkelfaktor er transportgenet SLC52A1, som bidrar til å øke nivåene av koenzym flavin adenindinukleotid (FAD).
DAO trenger en forsyning av FAD, og SLC52A1 sørger for denne forsyningen ved å øke tilgjengeligheten av vitamin B-2, en ingrediens i FAD.
Forskerne er forsiktige med implikasjonene av deres funn. ROS er ikke alltid skurkene: De kan også være til fordel for helsen. For eksempel kan lave nivåer av ROS forlenge levetiden, og immunsystemet trenger dem for å bekjempe infeksjon.
Kanskje er det overproduksjonen av ROS som forårsaker problemer og tipser balansen mot cellestress, sykdom og aldring. I denne forbindelse identifiserer studien en tidligere ukjent rolle for DAO.
Forskerne konkluderer:
"Resultatene våre viser tydelig en ny funksjon av DAO som en promotor av DNA-skadeindusert senescens, noe som kan gi ny innsikt i [D] -aminosyrenes rolle i forskjellige fysiologiske og patologiske prosesser, inkludert senesens, kreft og aldring."
