Aminorūg?tys yra pagrindiniai baltym? komponentai ir svarbūs ?mogaus audini? komponentai, atliekantys l?steli? signal? perdavimo, ferment? aktyvumo reguliavimo, imunin?s funkcijos ir kit? fiziologini? funkcij? vaidmen?.

Aminorūg??i? gausa l?stel?se da?nai kinta esant skirtingoms fiziologin?ms ir patologin?ms būsenoms. Tod?l tai, kaip organizmas jau?ia aminorūg??i? lygio pokyt? ir adaptuojasi, yra svarbi mokslin? metabolinio streso ir l?steli? likimo problema.

Nenormalus aminorūg??i? jutimas yra glaud?iai susij?s su v??iu, diabetu, neurodegeneracin?mis ligomis ir sen?jimo procesu. Tod?l nenormalios aminorūg??i? indukcijos molekulinio mechanizmo tyrimas gali būti naujas metabolini? lig? ir v??io prevencijos ar gydymo tikslas. Valinas, kaip nepakei?iama ?akotosios grandin?s aminorūg?tis, vaidina svarb? vaidmen? baltym? sintez?je, neuroelgesyje ir leukemijos progresavime. Ta?iau valino l?steli? jutimo mechanizmas ir funkcija lieka neai?kūs.

2024 m. lapkri?io 20 d. Wang Ping komanda i? Tongji universiteto medicinos mokyklos / 10-osios dukterin?s ligonin?s ?urnale ?Nature“ paskelb? mokslin? darb? ??mogus HDAC6 jau?ia valino gaus?, kad reguliuot? DNR pa?eidimus“.

?is tyrimas nustat? nauj? valinui būding? jutikl?, ?mogaus deacetilaz? HDAC6, ir atskleid? specifin? mechanizm?, kuriuo valino apribojimas sukelia HDAC6 branduolin? perk?lim?, taip padidindamas TET2 aktyvum? ir sukeldamas DNR pa?eidim?.

?domu tai, kad ?is jutimo mechanizmas būdingas tik primatams, o tolesn? mechanizmo analiz? atskleid?, kad primatas HDAC6 turi specifin? serino turting? glutamato-tetranektido (SE14) kartotin? domen? ir per ?? domen? jau?ia valino gaus?. Kalbant apie naviko gydym?, vidutinio sunkumo valino apribojimas arba PARP inhibitori? derinys gali veiksmingai slopinti naviko augim?.

?is tyrimas atskleid?ia nauj? mechanizm?, pagal kur? mitybos stresas reguliuoja DNR pa?eidimus per epigenetin? modifikacij?, ir siūlo nauj? strategij?, skirt? naviko gydymui taikant valino ribojam? diet? kartu su PARP inhibitoriais.

Aminorūg??i? jutikliai paprastai turi sujungti aminorūg?tis, kad atpa?int? ir reaguot? ? aminorūg??i? koncentracijos poky?ius l?stel?je ir u? jos rib?, kad gal?t? atlikti savo jutimo funkcij?.

Siekiant sistemingai identifikuoti valin? suri?an?ius baltymus, biotinilinti valino zondai buvo naudojami imunoprecipitato eksperimentams kartu su mas?s spektrometrija, o ne?ali?kas valin? suri?an?i? baltym? atranka buvo atlikta chemin?s biologijos būdu.

Autoriai nustat?, kad be ?inom? valilo tRNR sintetazi? (VARS), deacetilaz? HDAC6 parod? stipresn? D-valino suri?imo paj?gum?, palyginti su VARS. Autoriai taip pat patvirtino, kad HDAC6 gali tiesiogiai suri?ti valin?, kurio afinitetas Kd ≈ 2 μM, atlikdami izotop? suri?imo eksperimentus, izoterminio titravimo kalorimetrijos (ITC) eksperimentus ir terminio dreifo eksperimentus. Atpa??stant baltymus atpa??stam? aminorūg??i? struktūrini? savybi? analiz? padeda geriau suprasti l?steli? sukelto aminorūg??i? gausos kitimo molekulin? mechanizm?. Analizuodami valino analog? suri?imo eksperimentus, autoriai nustat?, kad HDAC6 atpa??sta valino karboksilo gal? ir ?onin? grandin? ir gali toleruoti aminogalo modifikacij?. Be to, HDAC6 i?mu?tose l?stel?se mTOR signalizacijos kelio reguliavimas valino apribojimu reik?mingai nesiskyr? nuo kontrolin?s grup?s, o tai rodo, kad ?is suri?imas skyr?si nuo tradicinio aminorūg??i? jutimo signalizacijos kelio.

Siekiant i?tirti svarbi? HDAC6 jutimo valino srit? ir funkcij?. Be to, autoriai nustat?, kad HDAC6 suri?a valin? per savo SE14 domen? per HDAC6 sutrumpinto kūno suri?imo eksperiment?. Keista, kad autoriai, palygin? homologij?, nustat?, kad SE14 domenas yra tik HDAC6 primatuose. Skirtingai nuo primat? (?moni? ir be?d?ioni?) HDAC6, pel?s HDAC6 nesijungia su valinu. ?is atradimas atskleid?ia skirting? rū?i? valino indukcijos skirtumus, o tai rodo, kad rū?i? evoliucija atlieka svarb? vaidmen? aminorūg??i? indukcijoje.

Remdamiesi i?vada, kad HDAC6 tiesiogiai suri?a valin? per savo SE14 domen?, autoriai sp?liojo, kad HDAC6 ir valino suri?imo stiprumo poky?iai gali tur?ti ?takos jo struktūrai ir funkcijai, kai pasikei?ia valino gausa l?stel?se. Atlikdami daugyb? eksperiment? ir kartu su literatūra apie svarb? SE14 domeno vaidmen? HDAC6 citoplazminiame sulaikyme, autoriai nustat?, kad tarpl?stelinis valino trūkumas gali sukelti HDAC6 perk?lim? ? branduol?. Fermento aktyvioji sritis (DAC1 ir DAC2) jungiasi prie aktyvios DNR hidroksimetilaz?s TET2 srities (CD domeno), skatindama TET2 deacetilinim? ir aktyvindama jo fermentin? aktyvum?. Naudodami metilomikos metodus, tokius kaip WGBS, ACE-Seq ir MAB-Seq, toliau patvirtinome, kad intracelulinis valino badas gali skatinti aktyv? DNR demetilinim? per HDAC6-TET2 signalo a??. Anks?iau Andre Nussenzweig komanda nustat?, kad nuo timino DNR glikozilaz?s (TDG) priklausomas aktyvus DNR demetilinimas suk?l? neuron? stipriklio DNR vienos grandin?s pa?eidim?. Sujung? TET2 ChIP-Seq su didelio na?umo sekos nustatymo technologija END-Seq ir ddC S1 END-Seq, nustat?me, kad valino trūkumas skatina DNR pa?eidimus. DNR pa?eidimas, kur? sukelia valino trūkumas, taip pat priklauso nuo vienos grandin?s pa?eidimo, kur? sukelia oksimetilcitozino (5fC/5caC) TDG pa?alinimas.

Apibendrinant, autoriai atrado naujus valino jutiklius ir pirm? kart? i?ai?kino molekulin? mechanizm?, pagal kur? valinas riboja DNR pa?eidimo indukcij? per HDAC6-TET2-TDG signalizacijos a??, pridedant nauj? dimensij? suprasti aminorūg??i? streso funkcij? nustatant l?steli? likim?.

Dietos ribojimas arba taikymas aminorūg??i? metabolizmui ir jutimui tapo pagalbine gyvenimo prat?simo ir daugelio lig?, ?skaitant v???, gydymo strategija. Atsi?velgiant ? tai, kad valino trūkumas gali sukelti DNR pa?eidim?, autoriai toliau tyr?, ar valino apribojimas turi ?takos v??io gydymui. Kolorektalinio v??io ksenografinio naviko modelyje tinkama dieta, kurioje ribojamas valinas (0,41 % valino, m/m), ?ymiai slopino naviko augim? ir tur?jo ma?iau ?alutini? poveiki?. Tiek prevencin?se, tiek gydymo grup?se autoriai taip pat ?rod?, kad dieta, kurioje ribojamas valinas, slopina naviko atsiradim? ir progresavim?, naudojant gaubtin?s ir tiesiosios ?arnos v??io PDX model?. Naviko m?giniuose suma??j?s valino kiekis buvo teigiamai koreliuojamas su padid?jusiomis HDAC6 branduolio translokacijomis, 5hmC lygiais ir DNR pa?eidimais. Kadangi DNR pa?eidimo suk?limas yra prie?v??inis gydymas, klini?kai ?manoma blokuoti DNR atstatym? naudojant PARP inhibitorius. Autoriai nustat?, kad dietos, kurioje ribojamas valinas, ir PARP inhibitoriaus talazoparibo derinys ?ymiai sustiprino prie?navikin? poveik?, suteikdamas tvirt? ?rodym?, kad gydymas v??iu gydomas sukeliant DNR pa?eidim?.

Apibendrinant, tyrimas parod?, kad HDAC6 primatuose yra naujas valino jutimo baltymas, nepriklausomas nuo tradicini? jutikli?, atskleid?iantis skirting? rū?i? valino jutimo skirtumus, o tai rodo svarb? biologin?s evoliucijos vaidmen? nustatant aminorūg?tis.

Be to, ?iame tyrime i?ai?kinamas naujas mitybos metabolinio streso, epigenetinio reguliavimo ir DNR pa?eidimo interaktyvaus reguliavimo mechanizmas, i?ple?iama mitybos metabolinio streso svarba streso biologijoje ir nustatyta, kad dietos su valinu ir PARP inhibitori? derinys gali būti naudojamas kaip nauja v??io gydymo strategija.