Aminoazidoak proteinen oinarrizko osagaiak eta giza ehunen osagai garrantzitsuak dira, zelularen seinaleen transdukzioa, entzimen jarduera erregulatzea, funtzio immunea eta beste funtzio fisiologiko batzuk betetzen dituztenak.

Aminoazidoen ugaritasuna zeluletan askotan aldatzen da egoera fisiologiko eta patologiko desberdinetan. Hori dela eta, gorputzak aminoazidoen mailaren aldaketa nola sumatzen duen eta erantzun egokitzailea nola ematen duen estres metabolikoaren eta zelulen patuaren arazo zientifiko garrantzitsua da.

Aminoazido anormalen sentsazioa minbiziarekin, diabetesarekin, gaixotasun neuroendekapenezkoekin eta zahartze prozesuarekin oso lotuta dago. Hori dela eta, aminoazidoen indukzio anormalaren mekanismo molekularra aztertzeak helburu berri bat eman dezake gaixotasun metabolikoen eta minbiziaren prebentzio edo tratamendurako. Valina, funtsezko kate adarkatuko aminoazido gisa, paper garrantzitsua betetzen du proteinen sintesian, neuroportaeran eta leuzemiaren progresioan. Hala ere, balinaren sentsazio zelularren mekanismoa eta funtzioa ez dago argi.

2024ko azaroaren 20an, Wang Ping-en Tongji Unibertsitateko Medikuntza Eskolako / 10th Affiliated People's Hospital-eko taldeak "Human HDAC6 senses valine abundancy to regulate DNA damage" izeneko ikerketa-dokumentua argitaratu zuen Nature aldizkarian.

Azterketa honek balinaren sentsore espezifiko berri bat identifikatu zuen, giza desacetilasa HDAC6, eta balinaren murrizketak HDAC6ren translokazio nuklearra eragiten duen mekanismo espezifikoa agerian utzi zuen, horrela TET2 jarduera areagotuz eta DNAren kaltea eraginez.

Interesgarria da sentsazio-mekanismo hau primateentzat bakarra dela, eta mekanismoen azterketa gehiagok agerian utzi zuen primateak serinan aberatsa den glutamato-tetranektido (SE14) errepikapen-domeinu espezifiko bat duela eta balina ugaritasuna sumatzen duela domeinu honen bidez. Tumorearen tratamenduari dagokionez, baliozko murrizketa moderatuak edo PARP inhibitzaileen konbinazioak tumorearen hazkundea modu eraginkorrean eragotzi dezake.

Azterketa honek mekanismo berri bat erakusten du, zeinaren bidez elikadura-estresak DNAren kalteak erregulatzen dituen aldaketa epigenetikoaren bidez, eta PARP inhibitzaileekin konbinatutako balinarekin mugatutako dietarekin tumoreak tratatzeko estrategia berri bat proposatzen du.

Aminoazido-sentsoreek normalean aminoazidoak konbinatu behar dituzte zelularen barruan eta kanpoan dauden aminoazidoen kontzentrazio-aldaketak ezagutzeko eta erantzuteko, sentsazio-funtzioa betetzeko.

Valinarekin lotzen diren proteinak sistematikoki identifikatzeko, biotinilatutako balina zundak erabili ziren masa-espektrometriarekin konbinatutako immunokoprecipitazio esperimentuetarako, eta biologia kimikoarekin balina lotzen dituzten proteinen baheketa alboragabea egin zen.

Egileek aurkitu zuten valyl tRNA sintetasez gain (VARS), HDAC6 deazetilasak D-balina lotzeko ahalmen indartsuagoa erakusten zuela VARSekin alderatuta. Egileek, gainera, HDAC6-k Kd ≈ 2μM-ko afinitatearekin zuzenean lotu dezakeela baieztatu dute isotopoen lotura esperimentuen, titrazio isotermiko kalorimetria (ITC) esperimentuen eta desbideratze termikoaren esperimentuen bidez. Proteinek hautematen dituzten aminoazidoen egitura-ezaugarrien azterketa lagungarria da zelulek eragindako aminoazido ugaritasunaren aldaketaren mekanismo molekularra gehiago ulertzeko. Valinaren analogoen lotze-esperimentuak aztertuta, egileek aurkitu zuten HDAC6-k balinaren karboxilo terminala eta alboko katea ezagutzen dituela eta amino terminalaren aldaketa jasan dezakeela. Horrez gain, HDAC6 knockout zeluletan, mTOR seinaleztapen-bidearen erregulazioa balina-murrizketaren bidez ez zen kontrol-taldearen aldean nabarmen ezberdina izan, eta iradokitzen du lotura hori aminoazidoen sentsorearen seinaleztapen-bide tradizionaletik ezberdina zela.

HDAC6 sentsore balinaren domeinu eta funtzio garrantzitsua aztertzeko. Egileek zehaztu zuten, gainera, HDAC6-k balina lotzen duela bere SE14 domeinuaren bidez, HDAC6 moztutako gorputz-lotura-esperimentuaren bidez. Harrigarria bada ere, egileek homologia konparaketaz aurkitu zuten SE14 domeinua HDAC6an bakarrik dagoela primateetan. HDAC6 primate (giza eta tximinoa) ez bezala, HDAC6 sagua ez da balinara lotzen. Aurkikuntza honek balioaren indukzioan espezie ezberdinen arteko desberdintasunak agerian uzten ditu, espezieen bilakaerak aminoazidoen indukzioan paper garrantzitsua duela iradokitzen du.

HDAC6-k bere SE14 domeinuaren bidez zuzenean lotzen duela balioaren ondorioz, egileek espekulatu zuten HDAC6-ren eta valinaren lotura-indarraren aldaketek bere egituran eta funtzioan eragina izan dezaketela zeluletan valina ugaritasuna aldatzen denean. Esperimentu batzuen bidez eta SE14 domeinuak HDAC6ren zitoplasmaren atxikipenean duen eginkizun garrantzitsuari buruzko literaturarekin konbinatuta, egileek aurkitu zuten zelula barneko balinaren gabeziak HDAC6 nukleora lekualdatu dezakeela. Entzima-eskualde aktiboa (DAC1 eta DAC2) DNA hidroximetilasaren TET2-ren eskualde aktibora (CD domeinua) lotzen da, TET2-ren desazetilazioa sustatuz, eta, ondoren, bere entzimaren jarduera aktibatzen du. WGBS, ACE-Seq eta MAB-Seq bezalako metilomika teknikak erabiliz, zelula barneko balina goseteak HDAC6-TET2 seinale-ardatzaren bidez DNA desmetilazio aktiboa susta dezakeela baieztatu dugu. Aurretik, Andre Nussenzweig-en taldeak aurkitu zuen timina DNA glikosilasa (TDG) menpeko DNA desmetilazioak DNA kate bakarreko kalteak eragin zituela neuronalaren indartzailean. TET2 ChIP-Seq errendimendu handiko sekuentziazio teknologiarekin END-Seq eta ddC S1 END-Seq-ekin konbinatuz, balinaren gabeziak DNAren kaltea sustatzen duela zehaztu dugu. Valinaren gabeziak eragindako DNAren kaltea oximetilzitosinaren TDG eszisioak (5fC/5caC) eragindako kate bakarreko kaltearen menpe dago ere.

Egileek balina-sentsore berriak aurkitu zituzten eta lehen aldiz balioak DNAren kaltearen indukzioa mugatzen duen mekanismo molekularra argitu zuten, HDAC6-TET2-TDG seinaleztapen-ardatzaren bidez, aminoazidoen estresak zelulen patua zehazten duen funtzioa ulertzeko dimentsio berri bat gehituz.

Dieta murriztea edo aminoazidoen metabolismoa eta sentsazioa bideratzea estrategia osagarri bat bihurtu da bizitza luzatzeko eta gaixotasun askoren tratamendurako, minbizia barne. Valinaren gabeziak DNAren kalteak eragin ditzakeela kontuan hartuta, egileek gehiago ikertu zuten balinaren murrizketak minbiziaren tratamenduan zeresana duen. Kolore-onteko minbiziaren xenograft tumore-eredu batean, balinaz mugatutako dieta egoki batek (% 0,41 balina, w/w) tumorearen hazkundea nabarmen inhibitu zuen albo-ondorio gutxiagorekin. Prebentzio- eta tratamendu-taldeetan, egileek gehiago frogatu zuten valinez mugatutako dieta batek tumorigenesia eta progresioa inhibitzen zituela kolorektaleko minbiziaren PDX eredua erabiliz. Tumore-laginetan, balina-maila gutxitzea positiboki erlazionatu zen HDAC6-ren translokazio nuklear handituekin, 5hmC-ko mailarekin eta DNAren kalteekin. DNAren kaltea eragitea minbiziaren aurkako terapia denez, klinikoki posible da DNAren konponketa blokeatzea PARP inhibitzaileak erabiliz. Egileek aurkitu zuten balinaz mugatutako dieta eta PARP inhibitzailea talazoparibaren konbinazioak tumoreen aurkako efektua nabarmen hobetu zuela, DNAren kaltea eraginez minbizia tratatzeko terapiaren froga sendoa eskainiz.

Ondorioz, ikerketak aurkitu zuen primateetan HDAC6 baliozko sentsore-proteina berri bat dela sentsore tradizionaletatik independentea dela, espezie ezberdinen artean balinaren sentsazioan dauden desberdintasunak agerian utziz, eboluzio biologikoak aminoazidoen sentsazioan duen eginkizun garrantzitsua adieraziz.

Horrez gain, ikerketa honek estres metaboliko nutrizionalaren, erregulazio epigenetikoaren eta DNAren kaltearen erregulazio interaktiboaren mekanismo berri bat argitzen du, estres metaboliko nutrizionalaren garrantzia zabaltzen du estresaren biologian, eta ikusten du baliozko dieta eta PARP inhibitzaileen konbinazioa minbiziaren tratamendurako estrategia berri gisa erabil daitekeela.