هل يمكن أن يؤدي استهداف هذا الإنزيم إلى إبطاء الشيخوخة والأمراض ذات الصلة؟

يمكن أن يكون التحقيق في إنزيم يمنع الخلايا من الانقسام وسيلة مثمرة للبحث في كيفية إبطاء الشيخوخة وعلاج الأمراض المرتبطة بالشيخوخة.

الشيخوخة أمر لا مفر منه ، لكن هل يمكن إبطائها؟

كان هذا هو الاستنتاج الذي توصل إليه الباحثون في جامعة كوبي في اليابان بعد دراسة إنزيم D-amino acid oxidase (DAO) ودوره في الخلايا.

يستقلب DAO الأحماض الأمينية D ، والتي ، على عكس أبناء عمومتها ذات الصورة المرآة ، الأحماض الأمينية L ، لها وجود ضئيل فقط في بيولوجيا الثدييات.

لهذا السبب ، حتى الدراسة الأخيرة ، لم يعرف العلماء سوى القليل عن تأثير DAO في الجسم.

يكشف الاكتشاف الجديد أنه في عملية التمثيل الغذائي للأحماض الأمينية D ، ينتج DAO أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) ، وهي مجموعة من الجزيئات غير المستقرة التي تسبب إجهاد الخلية.

عوامل الإجهاد مثل تلف الحمض النووي و ROS تدفع الخلايا إلى الشيخوخة ، وهي حالة لا رجعة فيها لا يمكن أن تتكاثر فيها.

يكشف هذا الاكتشاف عن آلية جزيئية كانت مفقودة في الدراسات السابقة التي ربطت بين أنواع الأكسجين التفاعلية وشيخوخة الخلايا والشيخوخة.

ROS وشيخوخة الخلية

يعتبر ROS لاعبين مهمين في بيولوجيا الشيخوخة والعديد من الأمراض التي تميل إلى الزيادة مع تقدم العمر ، مثل مرض باركنسون والزهايمر والسكري والعديد من أنواع السرطان.

تضيف الدراسة الأخيرة إلى الفهم المتزايد لدور الخلايا الشائخة في هذه العلاقة.

إن الدخول في حالة لا رجعة فيها حيث لم يعد بإمكانها الانقسام والتكاثر لا يقلل بالضرورة من قدرة الخلية على التغيير والتأثير.

أشارت الأبحاث المبكرة إلى أن التأثير الرئيسي لشيخوخة الخلايا على بيولوجيا الإنسان ينطوي على الحماية من السرطان. محصورة في حالة الشيخوخة ، لا يمكن للخلايا ذات الحمض النووي التالف أن تتكاثر وتسبب الأورام.

منذ ذلك الحين ، كشفت الدراسات أن الخلايا الشائخة تنشط في إصلاح الأنسجة والتئام الجروح والتطور الجنيني والشيخوخة.

ينصب التركيز الرئيسي للبحث المستمر على الضغوطات المختلفة التي يمكن أن تحفز الخلايا على الدخول في حالة لا رجعة فيها.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك قدر متزايد من المعرفة حول كيفية تأثير التغيرات البيولوجية والأمراض المرتبطة بالشيخوخة على ROS والشيخوخة.

الخوض في دور DAO

في عمل سابق ، اكتشف باحثو جامعة كوبي أن الشيخوخة تحفز جزيء مثبط الورم p53 وأن هذا ينشط الجين لـ DAO.

ومع ذلك ، فإن تلك الدراسة "لم تستكشف بشكل كامل العلاقة المباشرة بين DAO والشيخوخة" ، كما لاحظوا.

في تحقيقهم الأحدث ، قام الباحثون بإقناع الخلايا السرطانية بالشيخوخة من خلال تعريضها لمستويات منخفضة من "عقار مضاد للسرطان يحفز على حدوث فواصل مزدوجة في الحمض النووي".

ووجدوا ، مع ذلك ، أن تقليل نشاط DAO ، إما عن طريق الأدوية أو عن طريق إسكات الجين ، يقلل من الشيخوخة وإنتاج ROS.

في تجربة أخرى ، استخدموا متحولة من DAO أوقفتها عن التصرف مثل الإنزيم. هذا الإصدار من DAO ، ومع ذلك ، لم ينتج ROS ولم يروج للشيخوخة.

يقترح الفريق أن هذا يثبت أن قدرة DAO كإنزيم على صنع ROS هي التي تسمح له بتعزيز الشيخوخة في الخلايا.

في تجارب أخرى ، اكتشف العلماء مسارات أخرى تساعد DAO على تعزيز الشيخوخة الناتجة عن تلف الحمض النووي.

العامل الرئيسي هو جين الناقل SLC52A1 ، والذي يساعد على زيادة مستويات الإنزيم المساعد فلافين الأدينين ثنائي النوكليوتيد (FAD).

يحتاج DAO إلى إمداد من FAD ، ويضمن SLC52A1 هذا العرض عن طريق زيادة توافر فيتامين B-2 ، وهو أحد مكونات FAD.

يتوخى الباحثون الحذر بشأن الآثار المترتبة على النتائج التي توصلوا إليها. ROS ليسوا دائمًا الأشرار: يمكنهم أيضًا الاستفادة من الصحة. على سبيل المثال ، يمكن أن تؤدي المستويات المنخفضة من أنواع الأكسجين التفاعلية إلى إطالة العمر ، ويحتاجها جهاز المناعة لمكافحة العدوى.

ربما يكون الإفراط في إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية هو الذي يسبب المشاكل ويوجه التوازن نحو إجهاد الخلايا والمرض والشيخوخة. في هذا الصدد ، تحدد الدراسة دورًا غير معروف سابقًا لـ DAO.

استنتج الباحثون:

"تُظهر نتائجنا بوضوح وظيفة جديدة لـ DAO كمحفز للشيخوخة التي يسببها تلف الحمض النووي ، والتي قد توفر رؤى جديدة لأدوار الأحماض الأمينية [D] في مختلف العمليات الفسيولوجية والمرضية بما في ذلك الشيخوخة والسرطان والشيخوخة."