Eksplikasyon sou ble metilèn, Nrf2 ak byojenez mitokondri

Gen yon fraz ki parèt souvan nan tèks sou ble metilèn: li aktive Nrf2 epi li konstwi nouvo mitokondri. Fraz la sanble yon sèl deklarasyon, men li genyen de konsèp diferan, yo etidye nan sistèm diferan, ak kalite prèv diferan. Premye a se yon chemen siyalizasyon, yon detektè ki aktive jèn defans yo. Dezyèm nan se yon pwogram konstriksyon, kote yon selil ap fabrike plis ekipman mitokondri. Yon siyal ka deklanche konstriksyon, men montre siyal la te aktive pa menm bagay ak montre bilding lan te leve, epi montre gen plis materyèl konstriksyon pa menm bagay ak montre rezèv enèji a pi bon. Atik sa a kenbe twa bagay sa yo separe.

Konsèp Nrf2 a: yon detektè, pa yon plak pwotèj

Nrf2 (faktè nikleyè 2 ki gen rapò ak faktè eritwoyid 2) se yon faktè transkripsyon, yon pwoteyin ki gen travay aktive jèn yo. Lè selil la nan eta repo, yon pwoteyin detektè ki rele Keap1 kenbe li nan sitoplasm nan epi li remèt li bay sistèm eliminasyon selil la pou detwi li san rete. Lè oksidan oswa elektwofil modifye sisteyin reyaktif ki sou Keap1, eliminasyon an sispann. Nrf2 ki fèk pwodui akimile, antre nan nwayo a, asosye ak ti pwoteyin Maf yo, epi kole sou sekans ADN yo rele eleman repons antioksidan. Lè li kole konsa, sa aktive yon seri jèn defans.

Mezi referans pou chemen sa a byen espesifik. NQO1 (NAD(P)H kinòn dezidwojenaz 1) ak TrxR1 (tyoredoksin rediktaz 1) pami jèn sib Nrf2 ki pi fyab yo. HO-1 (èm oksijenaz-1) ka ogmante anpil lè yo estimile li, men li reponn ak lòt regilatè tou. Anzim tankou SOD ak katalaz fè pati ekipman antioksidan an, men anpil faktè transkripsyon kontwole nivo yo, kidonk yon ogmantasyon SOD pa pwouve poukont li Nrf2 te lakòz li. Prèv ki pi pre evènman siyalizasyon an se akimilasyon Nrf2 nan nwayo a, aktivasyon yon repòtè ARE, oswa endiksyon sib referans yo ki disparèt lè yo retire Nrf2. Tout lòt bagay yo, nivo oksidan ki pi ba, pi bon siviv anba estrès, plis glitatyon, se efè ki vini annapre e anpil chemen ka pwodui yo.

Premye rezilta sou ble metilèn nan istwa sa a plase nan bout echèl la ki pi pre siyalizasyon an. Fibwoblas ki te ekspoze ak ble metilèn nan konsantrasyon nanomolar te montre yon reta nan senesans ansanm ak plis konplèks IV, plis konsomasyon oksijèn, ak endiksyon anzim faz-2 yo, TrxR1 ak NQO1, jan yo rapòte nan etid ki te premye asosye ble metilèn ak amelyorasyon mitokondri ak reta nan senesans. TrxR1 ak NQO1 se egzakteman sib referans Nrf2 yon lektè ki atantif ta vle wè. Sa etid la pa t montre se evènman siyalizasyon an li menm: pa t gen mezi Nrf2 nan nwayo a, pa t gen repòtè ARE, pa t gen kontwòl kote yo te elimine Nrf2. Kidonk, yon lekti onèt se ke ble metilèn pwovoke ekspresyon jèn yo konnen kòm sib Nrf2 nan sistèm sa a, sa ki ann akò ak aktivasyon Nrf2, men ki pa idantifye Nrf2 kòm sèl kòz la. Endiksyon yon jèn sib rive yon etap apre aktivasyon mekanis la.

Konsèp byojenez la: yon pwogram ki gen twa pwen kontwòl

Byojenez mitokondri se pwogram ki pèmèt yon selil ogmante kapasite mitokondri li yo. Yerachi yo dekri nan liv syans yo pase nan twa pwen kontwòl. Premyèman, koaktivatè PGC-1alpha a aktive pwogram nan. Dezyèmman, faktè transkripsyon nikleyè yo (sa ka kreye konfizyon, paske youn rele NRF1, faktè respiratwa nikleyè 1, yon pwoteyin diferan de Nrf2) ankouraje ekspresyon jèn mitokondri yo, tankou TFAM, ki mentni ADN mitokondri a epi ki pèmèt li repwodui. Twazyèmman, selil la fini ak plis jenòm mitokondri ak plis ekipman respiratwa, sa yo ka mezire atravè kantite kopi mtDNA, aktivite sitrat sentaz, oswa kantite ak aktivite konplèks respiratwa yo.

Chak pwen kontwòl soutni yon deklarasyon ki pi fèb oswa pi fò pase sa ki anvan an. Plis ARN mesaje PGC-1alpha oswa TFAM montre yo te mande pwogram nan, pa ke li te fini. Plis mtDNA oswa plis pwoteyin konplèks IV montre gen plis materyèl, men mitokondri ki sibi chanjman nan estrikti yo ka bay menm aparans la. Pi bon respirasyon, plis konsomasyon oksijèn oswa plis aktivite konplèks yo montre fonksyon an chanje, men fonksyon ka amelyore san okenn nouvo mitokondri ditou. Yon deklarasyon solid sou byojenez mete twa bagay yo ansanm: regilatè, kantite materyèl, ak fonksyon.

Etid swivi sou fibwoblas la te egzamine pi fò etap nan chèn sa a. Nan selil imen IMR90 yo te trete ak 100 nanomolar ble metilèn, rapò NAD sou NADH la te monte tanporèman nan 15 minit epi li te retounen nan nivo baz la nan yon jou. Apre siyal enèji tanporè sa a, te gen fosforilasyon tanporè detektè enèji AMPK a, epi endiksyon PGC-1alpha ak SURF1, yon pwoteyin ki nesesè pou asanble konplèks IV ki fonksyone. Aktivite konplèks IV la te prèske double, oksidan nan selil yo te bese anviwon 28 pousan, epi telomè yo te degrade pi dousman. Yo prezante tout sekans lan nan atik ki konekte aktivite redoks ble metilèn ak AMPK ak byojenez mitokondri.

De detay nan atik sa a merite atansyon paske se kalite detay yo konn kite sou kote. Premyèman, fason aktivasyon an te fèt te pi enpòtan pase prezans li: ble metilèn te aktive AMPK tanporèman, tandiske medikaman referans AICAR la te aktive li yon fason kwonik, epi aktivatè tanporè a te retade senesans anviwon uit fwa pi efikasman. Yon deklarasyon tankou "ble metilèn aktive AMPK" pa konplè; sa ki enpòtan an se ke li aktive AMPK tanporèman, epi konparezon an sijere aktivasyon kwonik pa fè menm travay la. Dezyèmman, ble metilèn pa t modifye sik selilè a, sa ki elimine eksplikasyon altènatif ki pi senp la: selil yo ta senpleman divize pi dousman epi parèt pi jèn poutèt sa.

Branch sourit la: konpòtman, jenòm ak yon deklanchè ki paradoksal volontèman

Yon gwoup ki t ap etidye sourit nan mitan laj yo te pwolonje travay sou kilti selil yo pou etidye bèt. Apre 60 jou ble metilèn yo te bay nan bouch, sourit ki te resevwa tretman an te konsève plis andirans fizik ak konpòtman eksplorasyon yo, epi yo te montre mwens konpòtman ki sanble ak enkyetid pase sourit aje ki pa t resevwa tretman. Nan tisi sèvo a, ekspresyon jèn aje te diminye yo, NRF1, TFAM, SOD2 ak sou-inite COX1 nan konplèks IV la, te retabli pi pre nivo granmoun yo, epi kantite kopi mtDNA te monte. Yo rapòte rezilta sa yo, konpòtman ansanm ak regilatè ak kantite jenòm, nan etid sou sourit nan mitan laj yo ki konsène ble metilèn ak byojenez mitokondri nan sèvo.

Deklanchè yo pwopoze a se pati ki enteresan an, paske li ale kont istwa senp ki di ble metilèn se yon antioksidan. Sourit ki te resevwa tretman yo te montre plis pwodiksyon espès reyaktif oksijèn nan mitokondri sèvo yo, espesyalman pewoksid idwojèn. Pwopozisyon otè yo: se yon siyal pewoksid ki modere ki aktive chemen Nrf2 a, epi chemen sa a deklanche pwogram byojenez la. Nan modèl sa a, ble metilèn se yon pwo-oksidan nan etap deklanchman an epi yon antioksidan nan etap rezilta a, yon modèl famakològ yo rele òmèz, kote yon ti estrès pwovoke yon defans ki pi gwo pase estrès la li menm. Yo pa t teste dirèkteman si ogmantasyon pewoksid sa a vrèman lakòz aktivasyon Nrf2 a; se lyen yo pwopoze a, pa yon lyen yo mezire.

Yon etid konpayon menm gwoup la te fè te mete aspè sekirite pwopozisyon sa a anba tès. Nan mitokondri sèvo yo te izole, ble metilèn te ogmante pwodiksyon pewoksid idwojèn nan konsantrasyon ki te rive jis 50 nanomolar, men konsantrasyon terapetik yo pa t lakòz okenn domaj detektab nan ADN mitokondri a. Se sèlman nan 100 micromolar, byen lwen pi wo pase nivo terapetik yo, kèk fragman mtDNA yo te chwazi te montre domaj, epi konbinezon 20 micromolar koloran ak limyè wouj te pwodui oksijèn singilè ki te domaje mtDNA anpil. Sa se konpòtman fotosansibilizatè koloran an yo deja konnen an, olye de famakoloji li lè pa gen limyè. Tretman anvan ekspozisyon an te menm pwoteje mitokondri nan pati vantral sèvo mwayen an kont lezyon mtDNA rotenòn te pwovoke. Yo bay detay sou repons selon dòz la ak kontwòl jenotoksisite yo nan etid sou pwodiksyon pewoksid ble metilèn ki pa jenotoksik.

Sa yo mezire kont sa yo pwopoze: lekti dyagram nan

Yo te trase dyagram chemen ki anba a pou atik sa a pou mete aksan sou distenksyon tèks la ap fè a. Bwat ki gen rebò an liy kontinyèl yo se etap ki gen sipò eksperimantal dirèk nan piblikasyon sou ble metilèn yo: sik redoks ki chanje NAD/NADH, fosforilasyon tanporè AMPK, endiksyon PGC-1alpha ak SURF1, plis aktivite konplèks IV, endiksyon NQO1 ak TrxR1, ekspresyon jèn byojenez ak kantite kopi mtDNA ki retabli nan sèvo sourit, epi ogmantasyon pewoksid san domaj mtDNA nan dòz terapetik. Bwat ki gen rebò an liy tirè yo se lyen yo pwopoze yo: Keap1 ki detekte siyal pewoksid la, akimilasyon Nrf2 nan nwayo a ki aktive jèn defans yo, ak flèch kozatif ki soti nan aktivasyon Nrf2 pou ale nan pwogram byojenez la. Etap an liy tirè sa yo plozib, yo ann akò ak done yo, epi yo fè pati biyoloji estanda yo anseye nan liv yo. Men, nan atik sa yo, yo pa t mezire yo ak kontwòl yo (Nrf2 nan nwayo a, repòtè ARE, eliminasyon Nrf2) ki ta pèmèt yo vin bwat an liy kontinyèl.

Twa konfizyon vin parèt klè lè dyagram nan devan ou. Premyèman, NRF1 ak Nrf2 se pwoteyin diferan ki gen non prèske idantik; etid sou sourit la te mezire faktè respiratwa nikleyè 1, yon regilatè byojenez, pa faktè transkripsyon antioksidan an, epi konfonn yo fè tout dyagram nan tounen yon sèl pwen. Dezyèmman, ekspresyon jèn se kòmansman istwa a, pa fen li; nivo ARN mesaje TFAM oswa COX1 ki retabli soutni lide ke gen yon demann pou byojenez, tandiske kantite kopi mtDNA ak aktivite konplèks IV se prèv demann nan te reyalize. Twazyèmman, rezilta antioksidan an pa pwouve se chemen Nrf2 a ki te itilize; diminisyon 28 pousan oksidan nan fibwoblas yo ak pwoteksyon kont rotenòn nan sourit yo se efè reyèl ki rive annapre, men plizyè chemen rive nan menm rezilta sa yo.

Sa ki ta fè yon bwat an liy tirè vin yon bwat an liy kontinyèl

Eksperyans ki manke yo se eksperyans estanda. Mezire pwoteyin Nrf2 nan nwayo a apre ekspozisyon ak ble metilèn, sou yon seri moman ki koresponn ak siyal tanporè AMPK a, ta teste si de branch yo vrèman aktive ansanm, jan ipotèz aktivasyon senkronize a di a. Yon repòtè ki sou kontwòl ARE ta konfime aktivite transkripsyon an olye yo dedui li apati jèn sib yo. Repete mezi byojenez yo pandan yo diminye ekspresyon Nrf2 oswa yo elimine li ta teste flèch kozatif la dirèkteman: si endiksyon konplèks IV ak ogmantasyon mtDNA yo pèsiste san Nrf2, lyen an pa kòrèk epi se branch AMPK a poukont li ki pwodui efè a. Sou bò bèt yo, yon etid ak administrasyon dòz kwonik ki itilize menm twa pwen kontwòl yo, regilatè, kantite materyèl, fonksyon, ta teste si pwogram nan rete aktif oswa li adapte. Annatandan, aktivasyon senkronize chemen enèji ak defans yo rete sa otè li yo te rele li a: yon faktè kle posib, pa yon mekanis ki etabli.

Lektè ki soti nan domèn famakoloji pi laj la ka vle kontèks ki antoure sijè a: kijan ble metilèn transfere elektwon nan nivo mitokondri, ki lòt efè li genyen sou mitokondri ak enèji selilè, ki plas rezilta sou senesans yo genyen nan rechèch sou aje, kijan deklarasyon sou byojenez yo konekte ak pèfòmans kognitif, ak done sekirite ki mete limit sou tout diskisyon sou dòz. Chak nan sa yo se yon konsèp separe ak pwòp prèv pa li, epi chak merite menm analiz ant sa yo mezire ak sa yo pwopoze atik sa a te fè pou Nrf2.