Aminokislotalar oqsillarning asosiy komponentlari va inson to'qimalarining muhim tarkibiy qismlari bo'lib, hujayra signallarini uzatish, ferment faolligini tartibga solish, immun funktsiyasi va boshqa fiziologik funktsiyalar rolini o'ynaydi.

Hujayralardagi aminokislotalarning ko'pligi ko'pincha turli fiziologik va patologik holatlarda o'zgaradi. Shuning uchun organizmning aminokislotalar darajasining o'zgarishini qanday sezishi va moslashuvchan javob berishi metabolik stress va hujayra taqdirining muhim ilmiy muammosidir.

Anormal aminokislotalarni sezish saraton, diabet, neyrodegenerativ kasalliklar va qarish jarayoni bilan chambarchas bog'liq. Shu sababli, g'ayritabiiy aminokislotalar induksiyasining molekulyar mexanizmini o'rganish metabolik kasalliklar va saraton kasalliklarining oldini olish yoki davolash uchun yangi maqsadni ta'minlashi mumkin. Valin muhim tarmoqlangan zanjirli aminokislota sifatida oqsil sintezi, neyroxulq-atvor va leykemiya rivojlanishida muhim rol o'ynaydi. Biroq, valinni hujayrali sezish mexanizmi va funktsiyasi noaniqligicha qolmoqda.

2024-yil 20-noyabrda Tongji universiteti tibbiyot fakulteti / 10-bo‘linmali xalq kasalxonasidan Vang Ping jamoasi Nature jurnalida “Inson HDAC6 DNK zararini tartibga solish uchun valin ko‘pligini sezadi” nomli tadqiqot maqolasini chop etdi.

Ushbu tadqiqot yangi valinga xos sensori, inson deasetilazasi HDAC6 ni aniqladi va valin cheklanishi HDAC6 ning yadroviy translokatsiyasiga olib keladigan o'ziga xos mexanizmni ochib berdi va shu bilan TET2 faolligini oshiradi va DNKning shikastlanishini keltirib chiqaradi.

Qizig'i shundaki, bu sezish mexanizmi primatlarga xosdir va keyingi mexanizm tahlili shuni ko'rsatdiki, HDAC6 primatida o'ziga xos seringa boy glutamat-tetranektit (SE14) takroriy domen mavjud va bu domen orqali valin ko'pligini sezadi. O'simtani davolash nuqtai nazaridan, o'rtacha valin cheklash yoki PARP inhibit?rlerinin kombinatsiyasi o'simta o'sishini samarali ravishda inhibe qilishi mumkin.

Ushbu tadqiqot ozuqaviy stress epigenetik modifikatsiya orqali DNK shikastlanishini tartibga soluvchi yangi mexanizmni ochib beradi va PARP inhibit?rleri bilan birlashtirilgan valin bilan cheklangan dieta bilan o'simtani davolashning yangi strategiyasini taklif qiladi.

Aminokislota sensorlari odatda hujayra ichidagi va tashqarisidagi aminokislotalar kontsentratsiyasidagi o'zgarishlarni tanib olish va ularga javob berish uchun aminokislotalarni birlashtirishi kerak, shuning uchun sezgi funktsiyasini bajaradi.

Valin-bog'lovchi oqsillarni tizimli ravishda aniqlash uchun biotinlangan valin problari immunopresipitat tajribalari uchun mass-spektrometriya bilan birgalikda ishlatilgan va kimyoviy biologiya tomonidan valin bog'lovchi oqsillarni xolis skrining qilish amalga oshirilgan.

Mualliflar ma'lum bo'lgan valil tRNK sintetazalariga (VARS) qo'shimcha ravishda HDAC6 deasetilazasi VARS bilan solishtirganda kuchli D-valinni bog'lash qobiliyatini ko'rsatishini aniqladilar. Mualliflar HDAC6 izotop bog'lash tajribalari, izotermik titrlash kalorimetriyasi (ITC) tajribalari va termal siljish tajribalari orqali Kd ≈ 2 mkM yaqinlik bilan valinni bevosita bog'lashi mumkinligini tasdiqladilar. Proteinlarni sezish orqali tan olingan aminokislotalarning strukturaviy xususiyatlarini tahlil qilish hujayralar tomonidan qo'zg'atilgan aminokislotalarning ko'pligi o'zgarishining molekulyar mexanizmini tushunishga yordam beradi. Valin analoglarini bog'lash tajribalarini tahlil qilib, mualliflar HDAC6 valinning karboksil terminali va yon zanjirini taniydi va aminokislotalarning o'zgarishiga bardosh bera oladi. Bundan tashqari, HDAC6 nokaut hujayralarida mTOR signalizatsiya yo'lini valin cheklash orqali tartibga solish nazorat guruhidan sezilarli darajada farq qilmadi, bu esa bu bog'lanish an'anaviy aminokislotalarni sezish signalizatsiya yo'lidan farq qiladi.

HDAC6 sensorli valinning muhim sohasi va funktsiyasini o'rganish uchun. Mualliflar HDAC6 valinni o'zining SE14 domeni orqali HDAC6 tanani kesish tajribasi orqali bog'lashini aniqladilar. Ajablanarlisi shundaki, mualliflar homologik taqqoslash orqali SE14 domeni faqat HDAC6 da primatlarda mavjudligini aniqladilar. HDAC6 primatidan (odam va maymun) farqli o'laroq, HDAC6 sichqonchasi valin bilan bog'lanmaydi. Ushbu topilma valin induksiyasidagi turli turlar orasidagi farqni ochib beradi, bu turlar evolyutsiyasi aminokislotalar induksiyasida muhim rol o'ynashini ko'rsatadi.

HDAC6 to'g'ridan-to'g'ri SE14 domeni orqali valinni bog'laydi degan xulosaga asoslanib, mualliflar HDAC6 va valinning bog'lanish kuchidagi o'zgarishlar hujayralardagi valin ko'pligi o'zgarganda uning tuzilishi va funktsiyasiga ta'sir qilishi mumkinligini taxmin qilishdi. Bir qator tajribalar va HDAC6 ning sitoplazmatik tutilishida SE14 domenining muhim roli haqidagi adabiyotlar bilan birgalikda mualliflar hujayra ichidagi valin etishmovchiligi HDAC6 ning yadroga o'tishini keltirib chiqarishi mumkinligini aniqladilar. Fermentning faol hududi (DAC1 va DAC2) DNK gidroksimetilazasi TET2 ning faol hududi (CD domeni) bilan bog'lanib, TET2 ning deasetilatsiyasini rag'batlantiradi va keyin uning ferment faolligini faollashtiradi. WGBS, ACE-Seq va MAB-Seq kabi metilomika usullaridan foydalanib, biz hujayra ichidagi valin ochligi HDAC6-TET2 signal o'qi orqali faol DNK demetilatsiyasini kuchaytirishi mumkinligini tasdiqladik. Ilgari Andre Nussenzweig jamoasi timin DNK glikozilazasiga (TDG) bog'liq bo'lgan faol DNK demetilatsiyasi neyron kuchaytirgichda DNKning bir zanjirli shikastlanishiga olib kelishini aniqladi. TET2 ChIP-Seqni END-Seq va ddC S1 END-Seq yuqori o'tkazuvchanlik sekvensiyasi texnologiyasi bilan birlashtirib, biz valin etishmovchiligi DNKning shikastlanishiga yordam berishini aniqladik. Valin etishmovchiligidan kelib chiqadigan DNKning shikastlanishi, shuningdek, oksimetilsitozinning TDG eksiziyasi (5fC/5caC) natijasida kelib chiqqan bitta zanjirning shikastlanishiga bog'liq.

Birgalikda mualliflar yangi valin sensorlarini kashf etdilar va birinchi marta valin HDAC6-TET2-TDG signalizatsiya o'qi orqali DNK shikastlanishini induksiyalashni cheklaydigan molekulyar mexanizmni aniqladilar va hujayra taqdirini aniqlashda aminokislota stressining funktsiyasini tushunishga yangi o'lchov qo'shdilar.

Oziqlanishni cheklash yoki aminokislotalar almashinuvi va sezuvchanligini yo'naltirish hayotni uzaytirish va ko'plab kasalliklarni, shu jumladan saratonni davolash uchun qo'shimcha strategiyaga aylandi. Valin etishmasligi DNKning shikastlanishiga olib kelishi mumkinligini hisobga olib, mualliflar valin cheklanishi saraton kasalligini davolashda rol o'ynaydimi yoki yo'qligini qo'shimcha tekshirishdi. Kolorektal saraton ksenograft o'simta modelida tegishli valin bilan cheklangan dieta (0,41% valin, og'irlik / og'irlik) kamroq nojo'ya ta'sirlar bilan o'simta o'sishini sezilarli darajada inhibe qildi. Oldini olish va davolash guruhlarida ham mualliflar valin bilan cheklangan parhez kolorektal saraton PDX modelidan foydalangan holda o'smaning rivojlanishi va rivojlanishini inhibe qilishini ko'rsatdi. O'simta namunalarida valin darajasining pasayishi HDAC6 yadro translokatsiyasi, 5hmC darajalari va DNK shikastlanishi bilan ijobiy bog'liq edi. DNKning shikastlanishini qo'zg'atish saratonga qarshi terapiya bo'lganligi sababli, PARP ingibitorlari yordamida DNKning tiklanishini klinik jihatdan bloklash mumkin. Mualliflar valin bilan cheklangan parhez va PARP inhibitori talazoparib kombinatsiyasi o'smaga qarshi ta'sirni sezilarli darajada oshirganligini aniqladilar, bu DNKning shikastlanishini keltirib chiqarish orqali saraton kasalligini davolash uchun kuchli dalillarni taqdim etdi.

Xulosa qilib aytganda, tadqiqot primatlarda HDAC6 an'anaviy sensorlardan mustaqil valinni sezuvchi yangi oqsil bo'lib, turli turlar orasida valinni sezishdagi farqlarni ochib beradi, bu aminokislotalarni sezishda biologik evolyutsiyaning muhim rolini ko'rsatadi.

Bundan tashqari, ushbu tadqiqot ozuqaviy metabolik stressni, epigenetik tartibga solishni va DNKning shikastlanishini interaktiv tartibga solishning yangi mexanizmini yoritadi, stress biologiyasida ozuqaviy metabolik stressning ahamiyatini kengaytiradi va valin bilan cheklangan parhez va PARP inhibit?rlerinin kombinatsiyasi saraton kasalligini davolashning yangi strategiyasi sifatida ishlatilishi mumkinligini aniqlaydi.