Asam amino minangka komponèn dhasar saka protèin lan komponèn penting ing jaringan manungsa, duwé peran transduksi sinyal sel, regulasi aktivitas enzim, fungsi imun lan fungsi fisiologis liyané.

Kelimpahan asam amino ing sel asring owah ing kahanan fisiologis lan patologis sing beda. Mulane, carane awak ngrasakake owah-owahan tingkat asam amino lan nggawe respon adaptif minangka masalah ilmiah sing penting babagan stres metabolik lan nasib sel.

Sensasi asam amino sing ora normal ana hubungane karo kanker, diabetes, penyakit neurodegeneratif lan proses tuwa. Mula, njelajah mekanisme molekuler induksi asam amino sing ora normal bisa menehi target anyar kanggo nyegah utawa ngobati penyakit metabolik lan kanker. Valine, minangka asam amino rantai cabang sing penting, nduweni peran penting ing sintesis protein, neurobehavior, lan perkembangan leukemia. Nanging, mekanisme lan fungsi sensing seluler saka valine tetep ora jelas.

Tanggal 20 November 2024, tim Wang Ping saka Sekolah Kedokteran Universitas Tongji / Rumah Sakit Rakyat Afiliasi kaping 10 nerbitake makalah riset kanthi judhul "Human HDAC6 senses valine abundancy to regulate DNA damage" ing jurnal Nature.

Panliten iki nemtokake sensor spesifik valine novel, deacetylase manungsa HDAC6, lan ngungkapake mekanisme spesifik sing watesan valine ndadékaké translokasi nuklir HDAC6, saéngga ningkatake aktivitas TET2 lan nyebabake karusakan DNA.

Sing nggumunake, mekanisme sensing iki unik kanggo primata, lan analisis mekanisme luwih lanjut nuduhake manawa primata HDAC6 ngemot domain ulang glutamat-tetranektida (SE14) sing sugih serine tartamtu lan ngrasakake kelimpahan valine liwat domain iki. Ing babagan perawatan tumor, watesan valine moderat utawa kombinasi inhibitor PARP kanthi efektif bisa nyegah pertumbuhan tumor.

Panaliten iki nyritakake mekanisme novel sing stres nutrisi ngatur karusakan DNA liwat modifikasi epigenetik, lan ngusulake strategi novel kanggo perawatan tumor kanthi diet sing diwatesi valine sing digabungake karo inhibitor PARP.

Sensor asam amino biasane kudu nggabungake asam amino supaya bisa ngenali lan nanggapi owah-owahan konsentrasi asam amino ing njero lan njaba sel, supaya bisa nindakake fungsi pangrasa.

Supaya bisa ngenali protèin valine kanthi sistematis, probe valine biotinilasi digunakake kanggo eksperimen immunocoprecipitate sing digabungake karo spektrometri massa, lan skrining protein pengikat valine sing ora bias ditindakake dening biologi kimia.

Penulis nemokake yen saliyane valyl tRNA synthetases (VARS), deacetylase HDAC6 nuduhake kapasitas ikatan D-valine sing luwih kuat dibandhingake karo VARS. Penulis luwih ngonfirmasi yen HDAC6 bisa langsung ngiket valine kanthi afinitas Kd ≈ 2μM liwat eksperimen pengikat isotop, eksperimen kalorimetri titrasi isotermal (ITC) lan eksperimen drift termal. Analisis karakteristik struktur asam amino sing diakoni kanthi ngrasakake protein mbantu luwih ngerti mekanisme molekuler owah-owahan kelimpahan asam amino sing disebabake dening sel. Kanthi nganalisa eksperimen naleni saka analog valine, penulis nemokake yen HDAC6 ngenali terminal karboksil lan rantai samping valine lan bisa ngidinke modifikasi terminal amino. Kajaba iku, ing sel knockout HDAC6, regulasi jalur sinyal mTOR kanthi watesan valine ora beda banget karo klompok kontrol, sing nuduhake yen ikatan iki beda karo jalur sinyal sensing asam amino tradisional.

Supaya bisa njelajah domain penting lan fungsi HDAC6 sensing valine. Penulis luwih nemtokake manawa HDAC6 ngiket valine liwat domain SE14 liwat eksperimen naleni awak sing dipotong HDAC6. Kaget, penulis nemokake kanthi perbandingan homologi yen domain SE14 mung ana ing HDAC6 ing primata. Boten kados primata (manungsa lan kethek) HDAC6, mouse HDAC6 ora ngiket valine. Panemuan iki nuduhake beda antarane spesies induksi valine, sing nuduhake yen evolusi spesies nduweni peran penting ing induksi asam amino.

Adhedhasar kesimpulan sing HDAC6 langsung ngiket valine liwat domain SE14 sawijining, penulis speculated sing owah-owahan ing kekuatan naleni HDAC6 lan valine bisa mengaruhi struktur lan fungsi nalika kelimpahan valine ing sel diganti. Liwat seri eksperimen lan digabungake karo literatur babagan peran penting domain SE14 ing retensi sitoplasma HDAC6, penulis nemokake yen kekurangan valine intraselular bisa nyebabake translokasi HDAC6 menyang nukleus. Wilayah aktif enzim (DAC1 lan DAC2) ngiket wilayah aktif (domain CD) DNA hydroxymethylase TET2, ningkatake deasetilasi TET2, lan banjur ngaktifake aktivitas enzim kasebut. Nggunakake teknik methylomics kayata WGBS, ACE-Seq lan MAB-Seq, kita luwih ngonfirmasi yen keluwen valine intraselular bisa ningkatake demetilasi DNA aktif liwat sumbu sinyal HDAC6-TET2. Sadurunge, tim Andre Nussenzweig nemokake yen thymine DNA glycosylase (TDG) -dependent demethylation DNA aktif nyebabake karusakan untai tunggal DNA ing enhancer neuron. Kanthi nggabungake TET2 ChIP-Seq karo teknologi sekuensing dhuwur-throughput END-Seq lan ddC S1 END-Seq, kita nemtokake yen kekurangan valine nyebabake karusakan DNA. Kerusakan DNA sing disebabake dening kekurangan valine uga gumantung marang karusakan untai tunggal sing disebabake dening eksisi TDG saka oxymethylcytosine (5fC/5caC).

Digabungake, penulis nemokake sensor valine novel lan kanggo pisanan njlentrehake mekanisme molekuler sing valine mbatesi induksi karusakan DNA liwat sumbu sinyal HDAC6-TET2-TDG, nambah dimensi anyar kanggo pangerten fungsi stres asam amino ing penentuan nasib sel.

Watesan diet utawa nargetake metabolisme asam amino lan sensing wis dadi strategi tambahan kanggo ekstensi urip lan perawatan akeh penyakit, kalebu kanker. Amarga kekurangan valine bisa nyebabake karusakan DNA, penulis luwih nyelidiki manawa pembatasan valine nduweni peran ing perawatan kanker. Ing model tumor xenograft kanker kolorektal, diet sing diwatesi valine sing cocok (0,41% valine, w / w) sacara signifikan nyegah pertumbuhan tumor kanthi efek samping sing luwih sithik. Ing kelompok pencegahan lan perawatan, penulis luwih nuduhake yen diet sing diwatesi valine nyegah tumorigenesis lan kemajuan nggunakake model PDX kanker kolorektal. Ing sampel tumor, tingkat valine sing mudhun ana hubungane positif karo translokasi nuklir HDAC6, tingkat 5hmC, lan karusakan DNA. Wiwit nyebabake karusakan DNA minangka terapi antikanker, sacara klinis bisa mblokir perbaikan DNA kanthi nggunakake inhibitor PARP. Penulis nemokake yen kombinasi diet sing diwatesi valine lan inhibitor PARP talazoparib sacara signifikan ningkatake efek antitumor, nyedhiyakake bukti sing kuat kanggo terapi kanggo ngobati kanker kanthi nyebabake karusakan DNA.

Kesimpulane, panliten kasebut nemokake manawa HDAC6 ing primata minangka protein sensing valine novel sing ora gumantung saka sensor tradisional, ngungkapake bedane sensing valine ing antarane spesies sing beda-beda, nuduhake peran penting evolusi biologis ing sensing asam amino.

Kajaba iku, panliten iki njlentrehake mekanisme anyar saka regulasi interaktif stres metabolik nutrisi, regulasi epigenetik lan karusakan DNA, nggedhekake pentinge stres metabolik nutrisi ing biologi stres, lan nemokake yen kombinasi diet sing diwatesi valine lan inhibitor PARP bisa digunakake minangka strategi anyar kanggo perawatan kanker.