Zou het aanpakken van dit enzym de veroudering en aanverwante ziekten kunnen vertragen?
Het onderzoeken van een enzym dat de celdeling stopt, zou een vruchtbare weg kunnen zijn voor onderzoek naar het vertragen van veroudering en het behandelen van aan veroudering gerelateerde ziekten.
Dat concludeerden onderzoekers van de Kobe University in Japan na bestudering van het enzym D-aminozuuroxidase (DAO) en zijn rol in cellen.
DAO metaboliseert D-aminozuren, die, in tegenstelling tot hun spiegelbeeldige neven, de L-aminozuren, slechts een kleine aanwezigheid hebben in de zoogdierbiologie.
Om deze reden wisten wetenschappers tot de recente studie weinig over de impact van DAO op het lichaam.
De nieuwe bevinding onthult dat DAO tijdens het metaboliseren van D-aminozuren reactieve zuurstofsoorten (ROS) produceert, een groep onstabiele moleculen die celstress veroorzaken.
Stressoren zoals DNA-schade en ROS zetten cellen aan tot veroudering, een onomkeerbare toestand waarin ze niet langer kunnen repliceren.
De bevinding onthult een moleculair mechanisme dat ontbrak in eerdere studies die ROS in verband hebben gebracht met celveroudering en veroudering.
ROS en celveroudering
ROS zijn belangrijke spelers in de biologie van veroudering en veel ziekten die de neiging hebben om toe te nemen met het ouder worden, zoals Parkinson, Alzheimer, diabetes en veel vormen van kanker.
De recente studie draagt bij aan een groeiend begrip van de rol van senescente cellen in deze relatie.
Het betreden van een onomkeerbare toestand waarin het niet langer kan delen en prolifereren, vermindert niet noodzakelijk het vermogen van een cel tot verandering en invloed.
Vroeg onderzoek suggereerde dat de belangrijkste impact van celveroudering op de menselijke biologie de bescherming tegen kanker betreft. Beperkt tot een verouderende toestand, kunnen cellen met beschadigd DNA zich niet vermenigvuldigen en tumoren veroorzaken.
Sindsdien hebben onderzoeken echter aangetoond dat senescente cellen actief zijn bij weefselherstel, wondgenezing, embryonale ontwikkeling en veroudering.
Een belangrijk aandachtspunt van doorlopend onderzoek is op de verschillende stressoren die cellen ertoe kunnen aanzetten om in de onomkeerbare toestand te komen.
Bovendien is er een groeiend aantal kennis over hoe verouderingsgerelateerde biologische veranderingen en ziekten gepaard gaan met ROS en veroudering.
Verdiepen in de rol van DAO
In eerder werk hadden de onderzoekers van de Kobe University ontdekt dat senescentie het tumorsuppressormolecuul p53 triggert en dat dit het gen voor DAO activeert.
Die "studie heeft de directe relatie tussen DAO en senescentie echter niet volledig onderzocht", merken ze op.
In hun recentere onderzoek hebben de onderzoekers kankercellen overgehaald tot veroudering door ze bloot te stellen aan lage niveaus van "een antikankermedicijn dat dubbelstrengs breuken in het DNA veroorzaakt".
Ze ontdekten echter dat het verminderen van DAO-activiteit, hetzij met medicijnen, hetzij door het tot zwijgen brengen van het gen, veroudering en ROS-productie verminderde.
In een ander experiment gebruikten ze een mutant van DAO waardoor het zich niet meer als een enzym gedroeg. Deze versie van DAO produceerde echter geen ROS en bevorderde ook geen veroudering.
Het team suggereert dat dit bewijst dat het het vermogen van DAO als enzym is om ROS te maken, waardoor het veroudering in cellen kan bevorderen.
In verdere experimenten ontdekten de wetenschappers andere routes die DAO helpen om veroudering te bevorderen die wordt veroorzaakt door DNA-schade.
Een sleutelfactor is het transportergen SLC52A1, dat de niveaus van het co-enzym flavine adenine dinucleotide (FAD) helpt verhogen.
DAO heeft een voorraad FAD nodig en SLC52A1 zorgt voor deze levering door de beschikbaarheid van vitamine B-2, een ingrediënt van FAD, te vergroten.
De onderzoekers zijn voorzichtig met de implicaties van hun bevindingen. ROS zijn niet altijd de slechteriken: ze kunnen ook de gezondheid ten goede komen. Lage ROS-waarden kunnen bijvoorbeeld de levensduur verlengen en het immuunsysteem heeft ze nodig om infecties te bestrijden.
Misschien is het de overproductie van ROS die problemen veroorzaakt en de balans doet doorslaan naar celstress, ziekte en veroudering. In dit opzicht identificeert de studie een voorheen onbekende rol voor DAO.
De onderzoekers concluderen:
"Onze resultaten laten duidelijk een nieuwe functie zien van DAO als promotor van door DNA-schade geïnduceerde veroudering, wat nieuwe inzichten kan opleveren in de rol van [D] -aminozuren in verschillende fysiologische en pathologische processen, waaronder senescentie, kanker en veroudering."
