Amino asitler proteinlerin temel bile?enleri ve insan dokular?n?n ?nemli bile?enleri olup, hücre sinyal iletimi, enzim aktivitesinin düzenlenmesi, ba????kl?k fonksiyonu ve di?er fizyolojik i?levlerde rol oynarlar.

Hücrelerdeki amino asit bollu?u genellikle farkl? fizyolojik ve patolojik durumlarda de?i?ir. Bu nedenle, vücudun amino asit seviyesindeki de?i?imi nas?l alg?lad??? ve adaptif bir yan?t verdi?i, metabolik stres ve hücre kaderinin ?nemli bir bilimsel sorunudur.

Anormal amino asit alg?lamas? kanser, diyabet, n?rodejeneratif hastal?klar ve ya?lanma süreciyle yak?ndan ili?kilidir. Bu nedenle, anormal amino asit indüksiyonunun moleküler mekanizmas?n? ara?t?rmak metabolik hastal?klar?n ve kanserin ?nlenmesi veya tedavisi i?in yeni bir hedef sa?layabilir. Temel bir dall? zincirli amino asit olan valin, protein sentezinde, n?rodavran??ta ve l?semi ilerlemesinde ?nemli bir rol oynar. Ancak, valinin hücresel alg?lamas?n?n mekanizmas? ve i?levi hala belirsizli?ini korumaktad?r.

Wang Ping'in Tongji üniversitesi T?p Fakültesi / 10. Ba?l? Halk Hastanesi'ndeki ekibi, 20 Kas?m 2024'te Nature dergisinde "?nsan HDAC6's? DNA hasar?n? düzenlemek i?in valin bollu?unu alg?l?yor" ba?l?kl? bir ara?t?rma makalesi yay?nlad?.

Bu ?al??ma, valin-spesifik yeni bir sens?r olan insan deasetilaz HDAC6'y? tan?mlad? ve valin k?s?tlamas?n?n HDAC6'n?n nükleer translokasyonuna yol a?arak TET2 aktivitesini artt?rd??? ve DNA hasar?na neden oldu?u spesifik mekanizmay? ortaya koydu.

?lgin?tir ki, bu alg?lama mekanizmas? primatlara ?zgüdür ve daha ileri mekanizma analizi, primat HDAC6'n?n belirli bir serin a??s?ndan zengin glutamat-tetranektid (SE14) tekrar alan? i?erdi?ini ve bu alan arac?l???yla valin bollu?unu alg?lad???n? ortaya koymu?tur. Tüm?r tedavisi a??s?ndan, orta düzeyde valin k?s?tlamas? veya PARP inhibit?rlerinin kombinasyonu tüm?r büyümesini etkili bir ?ekilde inhibe edebilir.

Bu ?al??ma, beslenme stresinin epigenetik modifikasyon yoluyla DNA hasar?n? nas?l düzenledi?ine dair yeni bir mekanizmay? ortaya koymakta ve valin k?s?tl? diyetle PARP inhibit?rlerinin kombinasyonuyla tüm?r tedavisi i?in yeni bir strateji ?nermektedir.

Amino asit sens?rleri, hücre i?inde ve d???nda amino asit konsantrasyonundaki de?i?iklikleri alg?lay?p bunlara yan?t verebilmek ve alg?lama i?levlerini yerine getirebilmek i?in genellikle amino asitleri birle?tirmeye ihtiya? duyarlar.

Valin ba?lay?c? proteinlerin sistematik olarak tan?mlanmas? amac?yla, kütle spektrometrisi ile birlikte immünopresipitat deneylerinde biyotinlenmi? valin problar? kullan?ld? ve valin ba?lay?c? proteinlerin tarafs?z taramas? kimyasal biyoloji taraf?ndan ger?ekle?tirildi.

Yazarlar, bilinen valil tRNA sentetazlar?na (VARS) ek olarak, deasetilaz HDAC6'n?n VARS ile kar??la?t?r?ld???nda daha gü?lü bir D-valin ba?lama kapasitesi g?sterdi?ini buldular. Yazarlar ayr?ca HDAC6'n?n izotop ba?lanma deneyleri, izotermal titrasyon kalorimetrisi (ITC) deneyleri ve termal sürüklenme deneyleri yoluyla valini do?rudan Kd ≈ 2μM afinitesiyle ba?layabilece?ini do?rulad?lar. Alg?lay?c? proteinler taraf?ndan tan?nan amino asitlerin yap?sal ?zelliklerinin analizi, hücreler taraf?ndan indüklenen amino asit bollu?undaki de?i?imin moleküler mekanizmas?n? daha iyi anlamak i?in faydal?d?r. Yazarlar valin analoglar?n?n ba?lanma deneylerini analiz ederek, HDAC6'n?n valinin karboksil terminalini ve yan zincirini tan?d???n? ve amino terminal modifikasyonunu tolere edebildi?ini buldular. Ek olarak, HDAC6 nakavt hücrelerinde, valin k?s?tlamas?yla mTOR sinyal yolunun düzenlenmesi, kontrol grubundan ?nemli ?l?üde farkl? de?ildi; bu da bu ba?lanman?n geleneksel amino asit alg?lama sinyal yolundan farkl? oldu?unu dü?ündürmektedir.

HDAC6'n?n valin alg?lamas?n?n ?nemli alan?n? ve i?levini ke?fetmek i?in. Yazarlar ayr?ca HDAC6'n?n SE14 alan? arac?l???yla HDAC6 kesilmi? g?vde ba?lama deneyi arac?l???yla valine ba?land???n? belirlediler. ?a??rt?c? bir ?ekilde, yazarlar homoloji kar??la?t?rmas?yla SE14 alan?n?n yaln?zca primatlardaki HDAC6'da bulundu?unu buldular. Primat (insan ve maymun) HDAC6'n?n aksine, fare HDAC6's? valine ba?lanmaz. Bu bulgu, valin indüksiyonunda farkl? türler aras?ndaki farklar? ortaya koyarak tür evriminin amino asit indüksiyonunda ?nemli bir rol oynad???n? dü?ündürmektedir.

Yazarlar, HDAC6'n?n SE14 alan? arac?l???yla valini do?rudan ba?lad??? sonucuna dayanarak, HDAC6 ve valinin ba?lanma gücündeki de?i?ikliklerin, hücrelerdeki valin bollu?u de?i?ti?inde yap?s?n? ve i?levini etkileyebilece?ini ileri sürdüler. Bir dizi deney yoluyla ve SE14 alan?n?n HDAC6'n?n sitoplazmik tutulmas?ndaki ?nemli rolü hakk?ndaki literatürle birle?tirildi?inde, yazarlar hücre i?i valin eksikli?inin HDAC6'n?n ?ekirde?e ta??nmas?n? indükleyebilece?ini buldular. Enzim aktif b?lgesi (DAC1 ve DAC2), DNA hidroksimetilaz TET2'nin aktif b?lgesine (CD alan?) ba?lanarak TET2'nin deasetilasyonunu te?vik eder ve ard?ndan enzim aktivitesini aktive eder. WGBS, ACE-Seq ve MAB-Seq gibi metilomik teknikleri kullanarak, hücre i?i valin a?l???n?n HDAC6-TET2 sinyal ekseni arac?l???yla aktif DNA demetilasyonuna neden olabilece?ini daha da do?rulad?k. Daha ?nce, Andre Nussenzweig'in ekibi timin DNA glikozilaz (TDG) -ba??ml? aktif DNA demetilasyonunun n?ronal gü?lendiricide DNA tek iplik hasar?na yol a?t???n? buldu. TET2 ChIP-Seq'i yüksek verimli dizileme teknolojisi END-Seq ve ddC S1 END-Seq ile birle?tirerek, valin eksikli?inin DNA hasar?n? destekledi?ini belirledik. Valin eksikli?inin neden oldu?u DNA hasar? ayr?ca oksimetilsitozinin (5fC/5caC) TDG eksizyonunun neden oldu?u tek iplik hasar?na da ba?l?d?r.

Yazarlar bir araya getirildi?inde, yeni valin sens?rleri ke?fettiler ve valinin HDAC6-TET2-TDG sinyal ekseni arac?l???yla DNA hasar?n?n indüklenmesini nas?l s?n?rlad???na dair moleküler mekanizmay? ilk kez a??kl??a kavu?turdular ve hücre kaderinin belirlenmesinde amino asit stresinin i?levinin anla??lmas?na yeni bir boyut kazand?rd?lar.

Diyet k?s?tlamas? veya amino asit metabolizmas?n?n ve alg?lamas?n?n hedeflenmesi, kanser de dahil olmak üzere bir?ok hastal???n ya?am süresinin uzat?lmas? ve tedavisi i?in ek bir strateji haline gelmi?tir. Valin yoksunlu?unun DNA hasar?na neden olabilece?i g?z ?nüne al?nd???nda, yazarlar valin k?s?tlamas?n?n kanser tedavisinde bir rol oynay?p oynamad???n? daha fazla ara?t?rd?lar. Bir kolorektal kanser ksenograft tüm?r modelinde, uygun bir valin k?s?tl? diyet (%0,41 valin, a??rl?k/a??rl?k) daha az yan etki ile tüm?r büyümesini ?nemli ?l?üde engelledi. Hem ?nleme hem de tedavi gruplar?nda, yazarlar ayr?ca valin k?s?tl? bir diyetin kolorektal kanser PDX modeli kullanarak tüm?r olu?umunu ve ilerlemesini engelledi?ini g?sterdiler. Tüm?r ?rneklerinde, azalm?? valin seviyeleri artan HDAC6 nükleer translokasyonlar?, 5hmC seviyeleri ve DNA hasar? ile pozitif korelasyon g?sterdi. DNA hasar?n?n indüklenmesi bir kanser kar??t? tedavi oldu?undan, PARP inhibit?rleri kullanarak DNA onar?m?n? engellemek klinik olarak mümkündür. Yazarlar, valin k?s?tl? diyet ve PARP inhibit?rü talazoparib kombinasyonunun antitüm?r etkisini ?nemli ?l?üde art?rd???n? bularak, bu tedavinin DNA hasar? olu?turarak kanseri tedavi etti?i y?nünde gü?lü kan?tlar sa?lad?.

Sonu? olarak, ?al??ma primatlarda HDAC6'n?n geleneksel sens?rlerden ba??ms?z yeni bir valin alg?lay?c? protein oldu?unu, türler aras?nda valin alg?lamada farkl?l?klar ortaya koyarak amino asit alg?lamada biyolojik evrimin ?nemli bir rol oynad???n? g?stermi?tir.

Ayr?ca bu ?al??ma, beslenme kaynakl? metabolik stresin, epigenetik düzenlemenin ve DNA hasar?n?n etkile?imli düzenlenmesinin yeni bir mekanizmas?n? a??klamakta, stres biyolojisinde beslenme kaynakl? metabolik stresin ?nemini art?rmakta ve valin k?s?tl? diyet ile PARP inhibit?rlerinin kombinasyonunun kanser tedavisinde yeni bir strateji olarak kullan?labilece?ini bulmaktad?r.