Il targeting di questo enzima potrebbe rallentare l'invecchiamento e le malattie correlate?
Lo studio di un enzima che impedisce alle cellule di dividersi potrebbe essere una strada fruttuosa per la ricerca su come rallentare l'invecchiamento e trattare le malattie legate all'invecchiamento.
Questa è stata la conclusione a cui sono giunti i ricercatori dell'Università di Kobe in Giappone dopo aver studiato l'enzima D-amminoacido ossidasi (DAO) e il suo ruolo nelle cellule.
DAO metabolizza D-amminoacidi, che, a differenza dei loro cugini a immagine speculare, gli L-amminoacidi, hanno solo una piccola presenza nella biologia dei mammiferi.
Per questo motivo, fino al recente studio, gli scienziati sapevano poco dell'impatto della DAO nel corpo.
La nuova scoperta rivela che, nel processo di metabolizzazione degli amminoacidi D, DAO produce specie reattive dell'ossigeno (ROS), che sono un gruppo di molecole instabili che causano stress cellulare.
Fattori di stress come il danno al DNA e i ROS inducono le cellule a senescenza, uno stato irreversibile in cui non possono più replicarsi.
La scoperta rivela un meccanismo molecolare che è mancato in studi precedenti che hanno collegato i ROS alla senescenza cellulare e all'invecchiamento.
ROS e senescenza cellulare
I ROS sono attori importanti nella biologia dell'invecchiamento e di molte malattie che tendono ad aumentare con l'avanzare dell'età, come il Parkinson, l'Alzheimer, il diabete e molti tipi di cancro.
Il recente studio si aggiunge a una crescente comprensione del ruolo delle cellule senescenti in questa relazione.
Entrare in uno stato irreversibile in cui non può più dividersi e proliferare non diminuisce necessariamente la capacità di cambiamento e influenza di una cellula.
Le prime ricerche suggerivano che il principale impatto della senescenza cellulare sulla biologia umana riguardava la protezione contro il cancro. Confinate in uno stato senescente, le cellule con DNA danneggiato non possono moltiplicarsi e dare origine a tumori.
Da allora, tuttavia, gli studi hanno rivelato che le cellule senescenti sono attive nella riparazione dei tessuti, nella guarigione delle ferite, nello sviluppo embrionale e nell'invecchiamento.
Uno degli obiettivi principali della ricerca continua è sui vari fattori di stress che possono indurre le cellule a entrare in uno stato irreversibile.
Inoltre, vi è un crescente corpo di conoscenze su come i cambiamenti biologici e le malattie legate all'invecchiamento coinvolgono ROS e senescenza.
Approfondire il ruolo di DAO
In un lavoro precedente, i ricercatori dell'Università di Kobe avevano scoperto che la senescenza innesca la molecola soppressore del tumore p53 e che questa attiva il gene per DAO.
Tuttavia, quello "studio non ha esplorato completamente la relazione diretta tra DAO e senescenza", notano.
Nella loro indagine più recente, i ricercatori hanno indotto le cellule tumorali alla senescenza esponendole a bassi livelli di "un farmaco antitumorale che induce la rottura del doppio filamento del DNA".
Hanno scoperto, tuttavia, che la riduzione dell'attività DAO, con i farmaci o silenziando il suo gene, riduceva la senescenza e la produzione di ROS.
In un altro esperimento, hanno usato un mutante di DAO che gli ha impedito di comportarsi come un enzima. Questa versione di DAO, tuttavia, non ha prodotto ROS né promosso senescenza.
Il team suggerisce che questo dimostra che è la capacità di DAO come enzima di produrre ROS che gli consente di promuovere la senescenza nelle cellule.
In ulteriori esperimenti, gli scienziati hanno scoperto altri percorsi che aiutano DAO a promuovere la senescenza innescata dal danno al DNA.
Un fattore chiave è il gene trasportatore SLC52A1, che aiuta ad aumentare i livelli del coenzima flavina adenina dinucleotide (FAD).
DAO ha bisogno di una fornitura di FAD e SLC52A1 garantisce questa fornitura aumentando la disponibilità di vitamina B-2, un ingrediente di FAD.
I ricercatori sono cauti riguardo alle implicazioni dei loro risultati. I ROS non sono sempre i cattivi: possono anche giovare alla salute. Ad esempio, bassi livelli di ROS possono allungare la durata della vita e il sistema immunitario ne ha bisogno per combattere le infezioni.
Forse è la sovrapproduzione di ROS che causa problemi e porta l'equilibrio verso lo stress cellulare, le malattie e l'invecchiamento. A questo proposito, lo studio identifica un ruolo precedentemente sconosciuto per DAO.
I ricercatori concludono:
"I nostri risultati mostrano chiaramente una nuova funzione di DAO come promotore della senescenza indotta da danni al DNA, che può fornire nuove informazioni sui ruoli degli [D] -aminoacidi in vari processi fisiologici e patologici tra cui senescenza, cancro e invecchiamento".
