Aminosoeren binne de basiskomponinten fan aaiwiten en wichtige komponinten fan minsklike weefsels, dy't de rol spylje fan selsignaltransduksje, regeling fan enzymeaktiviteit, ymmúnfunksje en oare fysiologyske funksjes.

De oerfloed fan aminosoeren yn sellen feroarje faak yn ferskate fysiologyske en patologyske steaten. Dêrom, hoe't it lichem de feroaring fan aminosoerennivo fynt en in adaptive reaksje makket, is in wichtich wittenskiplik probleem fan metabolike stress en sellot.

Abnormale aminosoerensensing is nau besibbe oan kanker, diabetes, neurodegenerative sykten en fergrizingsproses. Dêrom kin it ferkennen fan it molekulêre meganisme fan abnormale aminosoereninduksje in nij doel leverje foar de previnsje of behanneling fan metabolike sykten en kanker. Valine, as in essinsjele fertakke-keatling aminosoer, spilet in wichtige rol yn prote?nesynteze, neurogedrach, en leukemy-progression. It meganisme en de funksje fan sellulêre sensing fan valine bliuwe lykwols ?ndúdlik.

Op 20 novimber 2024 publisearre it team fan Wang Ping fan Tongji University School of Medicine / 10th Affiliated People's Hospital in ?ndersykspapier mei de titel "Human HDAC6 senses valine abundancy to regulate DNA damage" yn it tydskrift Nature.

Dizze stúdzje identifisearre in nije valine-spesifike sensor, minsklike deacetylase HDAC6, en iepenbiere it spesifike meganisme wêrmei't valine-beheining liedt ta nukleêre translokaasje fan HDAC6, dêrmei TET2-aktiviteit te ferbetterjen en DNA-skea yn te bringen.

Ynteressant is dit sensingmeganisme unyk foar primaten, en fierdere meganismeanalyze die bliken dat primaat HDAC6 in spesifyk serine-ryk glutamate-tetranectide (SE14) werhellingsdomein befettet en valine-oerfloed troch dit domein sintet. Yn termen fan tumor behanneling, matige valine beheining of kombinaasje fan PARP ynhibitoren kin effektyf inhibit tumor groei.

Dizze stúdzje ?ntbleatet in nij meganisme wêrmei fiedingsstress DNA-skea regelet troch epigenetyske modifikaasje, en stelt in nije strategy foar foar tumorbehanneling mei valine-beheind dieet kombineare mei PARP-ynhibitoren.

Aminosoerensensors moatte normaal aminosoeren kombinearje om feroaringen yn aminosoerenkonsintraasje binnen en b?ten de sel te herkennen en te reagearjen, om har sensingfunksje út te fieren.

Om systematysk te identifisearjen valine-binende aaiwiten, biotinylated valine sondes waarden br?kt foar immunocoprecipitate eksperiminten kombinearre mei massa spektrometry, en unbiased screening fan valine-binende aaiwiten waard útfierd troch gemyske biology.

De auteurs f?nen dat neist de bekende valyl tRNA synthetases (VARS), de deacetylase HDAC6 in sterker D-valine bindingskapasiteit toande yn ferliking mei VARS. De auteurs befêstige fierder dat HDAC6 direkt valine kin bine mei in affiniteit fan Kd ≈ 2μM fia isotope-binende eksperiminten, isothermyske titraasjekalorimetry (ITC) eksperiminten en thermyske drift eksperiminten. De analyze fan de strukturele skaaimerken fan aminosoeren erkend troch sensing aaiwiten is nuttich om fierder te begripen it molekulêre meganisme fan de feroaring fan aminosoeren oerfloed feroarsake troch sellen. Troch it analysearjen fan de binende eksperiminten fan valine-analogen, f?nen de auteurs dat HDAC6 de karboksylterminal en sydketen fan valine erkent en de amino-terminalmodifikaasje tolerearje kin. Derneist, yn HDAC6-knockout-sellen, wie de regeling fan mTOR-sinjaalpaad troch valine-beheining net signifikant oars fan dy fan 'e kontr?tgroep, wat suggerearret dat dizze bining oars wie fan 'e tradisjonele aminosoeren-sinjalearjende sinjaalpaad.

Om it wichtige domein en funksje fan HDAC6-sensing valine te ferkennen. De auteurs bepale fierder dat HDAC6 valine bynt fia har SE14-domein fia it HDAC6-trunkearre lichemsferbinende eksperimint. Ferrassend f?nen de auteurs troch homology-fergeliking dat it SE14-domein allinich oanwêzich is yn HDAC6 yn primaten. Oars as primaat (minsk en aap) HDAC6, bindet m?s HDAC6 net oan valine. Dizze fynst ?ntbleatet de ferskillen tusken ferskate soarten yn valine-ynduksje, wat suggerearret dat soarte evolúsje in wichtige rol spilet yn aminosoereninduksje.

Op gr?n fan 'e konklúzje dat HDAC6 direkt valine bynt fia syn SE14-domein, spekulearre de auteurs dat feroaringen yn' e binende sterkte fan HDAC6 en valine har struktuer en funksje kinne beynfloedzje as de oerfloed fan valine yn sellen feroaret. Troch in searje eksperiminten en kombineare mei de literatuer oer de wichtige rol fan it SE14-domein yn 'e cytoplasmyske behald fan HDAC6, f?nen de auteurs dat intrazellulêre valine-definysje HDAC6-translokaasje nei de kearn feroarsake kin. De enzyme aktive regio (DAC1 en DAC2) bindet oan 'e aktive regio (CD-domein) fan' e DNA hydroxymethylase TET2, it befoarderjen fan de deacetylaasje fan TET2, en aktivearret dan syn enzymaktiviteit. Mei help fan methylomics-techniken lykas WGBS, ACE-Seq en MAB-Seq, hawwe wy fierder befêstige dat intracellular valine-honger aktive DNA-demethylaasje kin befoarderje fia de HDAC6-TET2-sinjas. Earder f?n it team fan Andre Nussenzweig dat thymine DNA-glycosylase (TDG) -?fhinklike aktive DNA-demethylaasje resultearre yn DNA-ienstrengske skea op neuronale enhancer. Troch TET2 ChIP-Seq te kombinearjen mei sequencingtechnology mei hege trochset END-Seq en ddC S1 END-Seq, hawwe wy bepaald dat valine-tekort DNA-skea befoarderet. De DNA-skea feroarsake troch valine-tekoart is ek ?fhinklik fan 'e skea fan' e single strand feroarsake troch TDG-ekszision fan oxymethylcytosine (5fC / 5caC).

Mei-inoar ?ntdutsen de auteurs nije valine-sensors en foar it earst ferklearje it molekulêre meganisme wêrmei valine de ynduksje fan DNA-skea beheint fia de HDAC6-TET2-TDG-sinjaal-as, en in nije diminsje taheakje oan it begryp fan 'e funksje fan aminosoerenstress yn it bepalen fan it lot fan sellen.

Dieetbeheining as doelen fan aminosoerenmetabolisme en sensing is in oanfoljende strategy wurden foar libbensferlinging en behanneling fan in protte sykten, ynklusyf kanker. Sjoen dat valine-deprivaasje DNA-skea kin feroarsaakje, ?ndersochten de auteurs fierder oft valinebeheining in rol spilet yn kankerbehanneling. Yn in kolorektale kanker xenograft tumormodel, in passend valine-beheind dieet (0,41% valine, w / w) signifikant remme tumorgroei mei minder side-effekten. Yn sawol de previnsje- as behannelingsgroepen hawwe de auteurs fierder oantoand dat in valine-beheind dieet tumorigenesis en progression ynhibearre mei in PDX-model foar kolorektale kanker. Yn tumormonsters waarden fermindere valine-nivo's posityf korrelearre mei ferhege HDAC6-nukleêre translokaasjes, 5hmC-nivo's en DNA-skea. S?nt it inducearjen fan DNA-skea in antykankerterapy is, is it klinysk mooglik om DNA-reparaasje te blokkearjen troch PARP-ynhibitoren te br?ken. De auteurs f?nen dat de kombinaasje fan valine-beheind dieet en PARP-ynhibitor talazoparib it antitumor-effekt signifikant fersterke, en levere sterke bewiis foar de terapy om kanker te behanneljen troch DNA-skea te bringen.

Ta beslút, de stúdzje f?n dat HDAC6 yn primaten is in nij valine sensing prote?ne ?n?fhinklik fan tradisjonele sensoren, reveal ferskillen yn valine sensing tusken ferskillende soarten, wat oanjout de wichtige rol fan biologyske evolúsje yn amino acid sensing.

Derneist ferljochtet dizze stúdzje in nij meganisme fan 'e ynteraktive regeling fan nutritionele metabolike stress, epigenetyske regeling en DNA-skea, ferbrede it belang fan nutritional metabolic stress yn stressbiology, en fynt dat de kombinaasje fan valine-beheind dieet en PARP-ynhibitoren kin wurde br?kt as in nije strategy foar kankerbehanneling.