Asam amino mangrupikeun komponén dasar protéin sareng komponén penting jaringan manusa, maénkeun peran transduksi sinyal sél, pangaturan kagiatan énzim, fungsi imun sareng fungsi fisiologis sanés.

Kelimpahan asam amino dina sél sering robih dina kaayaan fisiologis sareng patologis anu béda. Ku alatan éta, kumaha awak indra parobahan tingkat asam amino sarta ngajadikeun respon adaptif mangrupa masalah ilmiah penting setrés métabolik jeung nasib sél.

Sensasi asam amino abnormal raket patalina jeung kanker, diabetes, kasakit neurodegenerative jeung prosés sepuh. Ku alatan éta, ngajajah mékanisme molekular induksi asam amino abnormal bisa nyadiakeun target anyar pikeun pencegahan atawa pengobatan kasakit métabolik jeung kanker. Valine, salaku asam amino ranté-cabang ésénsial, muterkeun hiji peran penting dina sintésis protéin, neurobehavior, sarta progression leukemia. Sanajan kitu, mékanisme jeung pungsi sensing sélular of valine tetep can écés.

Dina 20 Nopémber 2024, tim Wang Ping ti Tongji University School of Medicine / 10th Affiliated People's Hospital medalkeun makalah panalungtikan anu judulna "Human HDAC6 senses valine abundancy to regulate DNA damage" dina jurnal Nature.

Ulikan ieu ngaidentipikasi sensor valine-spésifik novél, deacetylase manusa HDAC6, sareng ngungkabkeun mékanisme khusus dimana pangwatesan valine nyababkeun translokasi nuklir HDAC6, ku kituna ningkatkeun kagiatan TET2 sareng nyababkeun karusakan DNA.

Narikna, mékanisme sensing ieu unik pikeun primata, sareng analisis mékanisme salajengna ngungkabkeun yén primata HDAC6 ngandung domain ulangan glutamat-tetranectide (SE14) anu beunghar serine khusus sareng ngaraosan kaayaanana valine ngaliwatan domain ieu. Dina watesan perlakuan tumor, pangwatesan valine sedeng atawa kombinasi sambetan PARP éféktif bisa ngahambat tumuwuhna tumor.

Panaliti ieu ngungkabkeun mékanisme novél dimana setrés gizi ngatur karusakan DNA ku modifikasi epigenetik, sareng ngajukeun strategi novél pikeun pengobatan tumor kalayan diet anu dibatesan valine digabungkeun sareng sambetan PARP.

Sénsor asam amino biasana kedah ngagabungkeun asam amino pikeun mikawanoh sareng ngaréspon kana parobihan konsentrasi asam amino di jero sareng di luar sél, pikeun ngalaksanakeun fungsi panginderaan.

Dina raraga sacara sistematis ngaidentipikasi protéin valine-ngariung, panyilidikan valine biotinilated dipaké pikeun percobaan immunocoprecipitate digabungkeun jeung spéktrometri massa, sarta screening unbiased protéin valine-mengikat ieu dipigawé ku biologi kimiawi.

Nu nulis manggihan yén sajaba ti valyl tRNA synthetases dipikawanoh (VARS), nu deacetylase HDAC6 némbongkeun kapasitas mengikat D-valine kuat dibandingkeun VARS. Nu nulis salajengna dikonfirmasi yén HDAC6 bisa langsung ngabeungkeut valine kalawan pangirut Kd ≈ 2μM ngaliwatan percobaan isotop mengikat, isothermal titration calorimetry (ITC) percobaan sarta percobaan drift termal. Analisis karakteristik struktural asam amino dipikawanoh ku sensing protéin mantuan pikeun leuwih ngarti mékanisme molekular parobahan kaayaanana asam amino ngainduksi ku sél. Ku analisa percobaan beungkeutan analogues valine, pangarang manggihan yén HDAC6 ngakuan terminal karboksil jeung ranté samping valine sarta bisa sabar modifikasi terminal amino. Sajaba ti éta, dina sél knockout HDAC6, pangaturan jalur signalling mTOR ku pangwatesan valine teu béda sacara signifikan ti grup kontrol, nunjukkeun yen beungkeutan ieu béda ti jalur signalling asam amino tradisional.

Dina raraga ngajajah domain penting jeung fungsi HDAC6 sensing valine. Panulis salajengna nangtukeun yén HDAC6 ngiket valine ngaliwatan domain SE14 na ngaliwatan percobaan mengikat awak truncated HDAC6. Ahéng, pangarang kapanggih ku ngabandingkeun homologi yén domain SE14 ngan aya dina HDAC6 di primata. Teu kawas primata (manusa jeung monyét) HDAC6, beurit HDAC6 teu ngabeungkeut valine. Pananjung ieu nembongkeun béda antara spésiés béda dina induksi valine, nunjukkeun yén évolusi spésiés maénkeun peran penting dina induksi asam amino.

Dumasar kana kacindekan yén HDAC6 langsung ngiket valine ngaliwatan domain SE14 na, pangarang ngaduga yén parobahan kakuatan mengikat HDAC6 na valine bisa mangaruhan struktur jeung fungsi na nalika kaayaanana valine dina sél robah. Ngaliwatan runtuyan percobaan sarta digabungkeun jeung literatur dina peran penting tina domain SE14 dina ingetan cytoplasmic of HDAC6, pangarang kapanggih yén kakurangan valine intrasélular bisa dipicuna translocation HDAC6 kana inti. Wewengkon aktif énzim (DAC1 sareng DAC2) ngiket ka daérah aktif (domain CD) DNA hydroxymethylase TET2, ngamajukeun deasetilasi TET2, teras ngaktifkeun kagiatan énzim na. Ngagunakeun téhnik methylomics kayaning WGBS, ACE-Seq na MAB-Seq, urang salajengna dikonfirmasi yén kalaparan valine intrasélular bisa ngamajukeun demethylation DNA aktif ngaliwatan sumbu sinyal HDAC6-TET2. Saméméhna, tim Andre Nussenzweig urang kapanggih yén thymine DNA glycosylase (TDG) -dependent demethylation DNA aktif nyababkeun karuksakan single-strand DNA on enhancer neuronal. Ku ngagabungkeun TET2 ChIP-Seq jeung téhnologi sequencing-throughput tinggi END-Seq na ddC S1 END-Seq, urang ditangtukeun yén kakurangan valine promotes karuksakan DNA. Karusakan DNA anu disababkeun ku kakurangan valine ogé gumantung kana karusakan untaian tunggal anu disababkeun ku éksisi TDG of oxymethylcytosine (5fC/5caC).

Dicokot babarengan, pangarang manggihan sensor valine novél jeung pikeun kahiji kalina elucidated mékanisme molekular ku nu valine watesan induksi karuksakan DNA via sumbu signalling HDAC6-TET2-TDG, nambahkeun hiji diménsi anyar pikeun pamahaman fungsi stress asam amino dina nangtukeun nasib sél.

Watesan diet atanapi nargétkeun métabolisme asam amino sareng sensing parantos janten strategi tambahan pikeun manjangkeun kahirupan sareng pengobatan seueur panyakit, kalebet kanker. Nunjukkeun yen deprivation valine bisa dipicuna karuksakan DNA, pangarang salajengna ditalungtik naha pangwatesan valine muterkeun hiji peran dina pengobatan kanker. Dina model tumor xenograft kanker kolorektal, diet anu dibatesan valine (0.41% valine, w / w) sacara signifikan ngahambat kamekaran tumor kalayan efek samping anu langkung saeutik. Dina duanana kelompok pencegahan sareng pengobatan, panulis langkung nunjukkeun yén diet anu dibatesan valine ngahambat tumorigenesis sareng kamajuan nganggo modél PDX kanker kolorektal. Dina sampel tumor, turunna tingkat valine anu positif correlated kalawan ngaronjat translocations nuklir HDAC6, tingkat 5hmC, sarta karuksakan DNA. Kusabab ngainduksi karusakan DNA mangrupikeun terapi antikanker, sacara klinis mungkin pikeun meungpeuk perbaikan DNA ku ngagunakeun sambetan PARP. Nu nulis manggihan yén kombinasi diet valine-diwatesan jeung PARP inhibitor talazoparib nyata ditingkatkeun pangaruh antitumor, nyadiakeun bukti kuat pikeun terapi pikeun ngubaran kanker ku inducing karuksakan DNA.

Dina kacindekan, ulikan kapanggih yén HDAC6 di primata mangrupakeun novél valine sensing protéin bebas sensor tradisional, nembongkeun béda dina valine sensing diantara spésiés béda, nunjukkeun peran penting évolusi biologis dina sensing asam amino.

Sajaba ti éta, ulikan ieu elucidates mékanisme anyar pangaturan interaktif stress métabolik gizi, régulasi epigenetic jeung karuksakan DNA, broadens pentingna stress métabolik gizi dina biologi stress, sarta manggihan yén kombinasi diet valine-diwatesan sarta sambetan PARP bisa dipaké salaku strategi anyar pikeun pengobatan kanker.