Аминокислоталар белоктордун негизги компоненттери жана адам ткандарынын маанил?? компоненттери болуп саналат, клетка сигналдарын ?тк?р??, ферменттердин активд??л?г?н ж?нг? салуу, иммундук функция жана башка физиологиялык функциялардын ролун ойнойт.

Клеткадагы аминокислоталардын к?пт?г? ар кандай физиологиялык жана патологиялык абалда ?зг?р?п турат. Демек, организм аминокислота де?гээлинин ?зг?р?ш?н кантип сезет жана ы?гайлашуу реакциясын жасайт, бул зат алмашуу стрессинин жана клетканын тагдырынын маанил?? илимий маселеси.

Анормалдуу аминокислоталарды сез?? рак, диабет, нейродегенеративдик оорулар жана картаюу процесси менен тыгыз байланышта. Ошондуктан, анормалдуу аминокислота индукциясынын молекулярдык механизмин изилд?? метаболизм ооруларын жана ракты алдын алуу же дарылоо ?ч?н жа?ы максатты камсыздай алат. Валин, маанил?? тармакталган чынжырлуу аминокислота катары, белок синтезинде, нейро ж?р?м-турумда жана лейкоздун прогрессиясында маанил?? роль ойнойт. Бирок, валинди клеткалык сез?? механизми жана функциясы белгисиз бойдон калууда.

2024-жылдын 20-ноябрында Ван Пингдин командасы Тонгжи университетинин Медицина мектебинин / 10-Ффилирленген Элдик Ооруканадан Nature журналында "Адам HDAC6 ДНКнын бузулушун ж?нг? салуу ?ч?н валиндин к?пт?г?н сезет" деген илимий макаласын жарыялады.

Бул изилд?? жа?ы валинге м?н?зд?? сенсор, адам деацетилаза HDAC6 аныкталды жана валиндин чект??с? HDAC6 ядролук транслокациясына алып кел??ч? конкретт?? механизмди ачып берди, ошону менен TET2 активд??л?г?н жогорулатат жана ДНКнын бузулушун жаратат.

Кызыгы, бул сез?? механизми приматтарга уникалдуу болуп саналат жана андан аркы механизмдин анализи к?рс?тк?нд?й, HDAC6 приматында белгил?? бир серинге бай глутамат-тетранектид (SE14) кайталануучу домен бар жана бул домен аркылуу валиндин к?пт?г?н сезет. Шишик дарылоо жагынан орточо валиндик чект?? же PARP ингибиторлорунун айкалышы шишиктин ?с?ш?н? натыйжалуу тоскоол болот.

Бул изилд?? тамактануу стресстин эпигенетикалык модификация аркылуу ДНКнын бузулушун ж?нг? салган жа?ы механизмин ачып берет жана PARP ингибиторлору менен айкалышкан валин менен чектелген диета менен шишиктерди дарылоонун жа?ы стратегиясын сунуштайт.

Амино-кислота сенсорлору клетканын ичиндеги жана сыртындагы аминокислота концентрациясынын ?зг?р?ш?н? жооп бер?? жана сез?? функциясын аткаруу ?ч?н, адатта, аминокислоталарды бириктириши керек.

Валинди байланыштырган белокторду системалуу т?рд? аныктоо ?ч?н биотинд?? валиндик зонддор масс-спектрометрия менен айкалыштырылган иммунокопреципитат эксперименттери ?ч?н колдонулган жана химиялык биология тарабынан валинди байланыштырган белоктордун калыс скрининги ж?рг?з?лг?н.

Жазуучулар белгил?? валил тРНК синтетазаларынан (VARS) тышкары, HDAC6 деацетилазасы VARSга салыштырмалуу к?чт?? D-валиндик байланыш ж?нд?мд??л?г?н к?рс?тк?н. Авторлор андан ары HDAC6 изотопту байланыштыруучу эксперименттер, изотермикалык титрл?? калориметриясы (ITC) эксперименттери жана термикалык дрейф эксперименттери аркылуу Kd ≈ 2μM жакындыгы менен валинди т?зд?н-т?з байланыштыра аларын ырасташты. Белокторду сез?? аркылуу таанылган аминокислоталардын структуралык м?н?зд?м?л?р?н талдоо клеткалар тарабынан индукцияланган аминокислота к?пт?г?н?н ?зг?р?ш?н?н молекулярдык механизмин тере?ирээк т?ш?н??г? жардам берет. Валиндин аналогдорунун милдетт?? эксперименттерин талдоо менен, авторлор HDAC6 валиндин карбоксил терминалын жана каптал чынжырын таанып, аминотерминалдуу модификацияга чыдай аларын аныкташкан. Кошумчалай кетсек, HDAC6 нокаут клеткаларында mTOR сигнал бер?? жолун валиндик чект?? менен ж?нг? салуу контролдоо тобунан олуттуу айырмаланган эмес, бул байланыштыруу салттуу аминокислоталарды сез?? сигнал бер?? жолунан айырмаланып турат.

HDAC6 сенсордук валиндин маанил?? доменин жана функциясын изилд?? ?ч?н. Авторлор андан ары HDAC6 валинди SE14 домени аркылуу HDAC6 кесилген денени байланыштыруучу эксперимент аркылуу байланыштырарын аныкташты. Та? калыштуусу, авторлор гомологияны салыштыруу жолу менен SE14 домени приматтарда HDAC6да гана бар экенин табышты. Приматтан (адам жана маймыл) HDAC6дан айырмаланып, чычкан HDAC6 валин менен байланышпайт. Бул табылга валиндик индукциядагы ар кандай т?рл?рд?н ортосундагы айырмачылыктарды ачып берет, бул т?рл?рд?н эволюциясы аминокислота индукциясында маанил?? роль ойнойт деп болжолдойт.

HDAC6 SE14 домени аркылуу валинди т?зд?н-т?з байланыштырат деген тыянакка таянып, авторлор HDAC6 менен валиндин байланыш к?ч?н ?зг?рт?? клеткалардагы валиндин к?пт?г? ?зг?рг?нд? анын т?з?л?ш?н? жана функциясына таасир этиши м?мк?н деп божомолдошот. Бир катар эксперименттер аркылуу жана SE14 доменинин HDAC6нын цитоплазмалык кармалышында маанил?? ролу ж?н?нд? адабияттар менен айкалышып, авторлор клетка ичиндеги валиндин жетишсиздиги HDAC6нын ядрого к?ч?ш?н шарттай турганын аныкташкан. Ферменттин активд?? аймагы (DAC1 жана DAC2) ДНК гидроксиметилаза TET2нин активд?? аймагы (CD домени) менен байланышып, TET2 деацетилдештир??г? к?м?кт?ш?т, андан кийин анын фермент активд??л?г?н активдештирет. WGBS, ACE-Seq жана MAB-Seq сыяктуу methylomics ыкмаларын колдонуу менен, биз андан ары клетка ичиндеги валин ачарчылык HDAC6-TET2 сигнал огу аркылуу активд?? ДНК demethylation ?б?лг? болорун тастыктады. Буга чейин Андре Нуссенцвейгдин командасы тимин ДНК гликозилазасына (TDG) к?з каранды активд?? ДНК деметилизациясы нейрондук к?ч?тк?чт? ДНКнын бир тилкел?? бузулушуна алып келгенин аныкташкан. TET2 ChIP-Seq менен END-Seq жана ddC S1 END-Seq жогорку ?т?мд?? секвенирл?? технологиясы менен айкалыштыруу менен валиндин жетишсиздиги ДНКнын бузулушуна ?б?лг? т?з?р?н аныктадык. Валиндин жетишсиздигинен келип чыккан ДНКнын бузулушу оксиметилцитозиндин (5fC/5caC) TDG эксцизиясынан келип чыккан бир жипченин бузулушуна да к?з каранды.

Биргелешип, авторлор жа?ы валин датчиктерин ачышты жана биринчи жолу валиндин HDAC6-TET2-TDG сигналдык огу аркылуу ДНКнын бузулушунун индукциясын чектеген молекулярдык механизмин ачып берди, бул клетканын тагдырын аныктоодо аминокислота стрессинин функциясын т?ш?н??г? жа?ы ?лч?м кошот.

Диеталык чект?? же аминокислоталардын метаболизмин жана сез??н? максаттуу жашоону узартуу жана к?пт?г?н ооруларды, анын ичинде ракты дарылоо ?ч?н кошумча стратегия болуп калды. Валиндин жетишсиздиги ДНКнын бузулушуна алып келиши м?мк?н экенин эске алуу менен, авторлор валиндин чект??с? ракты дарылоодо роль ойноорун изилдешкен. Колоректалдык рагы xenograft шишик моделинде, ылайыктуу валин менен чектелген диета (0,41% валин, w/w) азыраак терс таасирлери менен шишиктин ?с?ш?н? олуттуу тоскоол болгон. Алдын алуу жана дарылоо топторунда авторлор андан ары валин менен чектелген диета колоректалдык рагы PDX моделин колдонуу менен шишиктин пайда болушуна жана прогрессине тоскоол болгонун к?рс?т?шт?. Шишик ?лг?л?р?нд? валиндин азайышы HDAC6 ядролук транслокациясынын к?б?й?ш?, 5hmC де?гээли жана ДНКнын бузулушу менен о? байланышта болгон. ДНКнын бузулушун индукциялоо ракка каршы терапия болгондуктан, PARP ингибиторлорун колдонуу менен ДНКны о?доону б?г?т коюу клиникалык жактан м?мк?н. Авторлор валин менен чектелген диета жана PARP ингибитору талазопарибдин айкалышы шишикке каршы эффектти олуттуу т?рд? к?ч?т?п, ДНКга зыян келтирип, ракты дарылоо ?ч?н к?чт?? далилдерди келтиргенин аныкташкан.

Жыйынтыктап айтканда, изилд?? приматтардагы HDAC6 бул салттуу сенсорлордон к?з карандысыз жа?ы валин сез??ч? протеин экенин, ар кандай т?рл?рд?н арасында валинди сез??д?г? айырмачылыктарды ачып, аминокислоталарды сез??д? биологиялык эволюциянын маанил?? ролун к?рс?тк?н.

Мындан тышкары, бул изилд?? тамактануу метаболизмдик стресстин, эпигенетикалык ж?нг? салуунун жана ДНКнын бузулушун интерактивд?? ж?нг? салуунун жа?ы механизмин ачып берет, стресс биологиясында тамактануу метаболизмдик стресстин маанисин ке?ейтет жана валин менен чектелген диета жана PARP ингибиторлорунун айкалышы ракты дарылоонун жа?ы стратегиясы катары колдонулушу м?мк?н экенин аныктайт.