Ubururu bwa metilene, Nrf2, n'iyubakwa rya mitokondiriya: ibyapimwe n'ibikiri ibitekerezo

Interuro imwe ikunze kugaragara mu nyandiko zivuga ku bururu bwa metilene: bukangura Nrf2 kandi bukubaka mitokondiriya nshya. Iyo nteruro isa n'ivuga ikintu kimwe, ariko ikubiyemo ibintu bibiri bitandukanye, byakorewe ubushakashatsi mu buryo butandukanye kandi bishyigikiwe n'ibimenyetso bitandukanye. Icya mbere ni inzira y'ubutumwa, uburyo bwo kumva impinduka bukangura jene zo kwirinda. Icya kabiri ni gahunda yo kubaka, aho akaremangingo gakora ibindi bikoresho bya mitokondiriya. Ubutumwa bushobora gutangiza iyubakwa, ariko kwerekana ko ubutumwa bwatanzwe si kimwe no kwerekana ko inyubako yuzuye, kandi kwerekana ko ibikoresho byo kubaka byiyongereye si kimwe no kwerekana ko ingufu zitangwa neza kurushaho. Iyi ngingo itandukanya ibyo bintu bitatu.

Igitekerezo cya Nrf2: uburyo bwo kumva impinduka, si ingabo ikingira

Nrf2 (poroteyine yo mu ntima y'akaremangingo ifitanye isano na erythroid 2, nimero 2) ni poroteyine igenzura iyandukurwa rya jene, umurimo wayo ukaba gukangura jene. Mu gihe akaremangingo kari mu mimerere isanzwe, ifatirwa muri sitoplasime na poroteyine yumva impinduka yitwa Keap1, ikayishyikiriza uburyo bw'akaremangingo bwo gukuraho imyanda kugira ngo ikomeze gusenywa. Iyo ibintu bitera okisidasiyo cyangwa ibikurura elegitoroni bihinduye sisteyine zishobora kugira icyo zikorana na byo kuri Keap1, iryo senywa rirahagarara. Nrf2 ikoze vuba iriyegeranya, ikinjira mu ntima y'akaremangingo, igafatanya na poroteyine nto za Maf, kandi igafata ku ruhererekane rwa DNA rwitwa ibice bisubiza ku kurwanya okisidasiyo. Uko gufata gukangura itsinda rya jene zo kwirinda.

Ibipimo bisanzwe byifashishwa kuri iyi nzira birasobanutse. NQO1 (dehidirojenaze 1 ya kinone NAD(P)H) na TrxR1 (redigitaze 1 ya tiyoredogisine) biri muri jene zikangurwa na Nrf2 zizewe kurusha izindi. HO-1 (ogisijenaze-1 ya heme) ishobora gukangurwa cyane, ariko inasubiza ku bindi biyigenzura. Enzime nka SOD na katalaze ni ibikoresho byo kurwanya okisidasiyo, ariko ingano yazo igenzurwa na poroteyine nyinshi zigenga iyandukurwa rya jene; bityo kwiyongera kwa SOD ubwabyo ntikwemeza ko Nrf2 ari yo yabiteye. Ibimenyetso byegereye cyane igikorwa cyo gutanga ubutumwa ni ukwiyegeranya kwa Nrf2 mu ntima y'akaremangingo, gukanguka kw'ikimenyetso cya ARE, cyangwa gukangurwa kwa jene zisanzwe zigenzurwa na Nrf2 guhagarara iyo Nrf2 ikuweho. Ibindi byose, nk'igabanuka ry'ibintu bitera okisidasiyo, kubaho neza kurushaho mu gihe cy'igitutu, cyangwa kwiyongera kwa glutatiyone, ni ingaruka zikurikiraho zishobora guterwa n'inzira nyinshi.

Igisubizo cya mbere cy'ubushakashatsi ku bururu bwa metilene muri iyi nkuru kiri hafi y'uruhande rw'ibimenyetso byegereye ubutumwa. Uturemangingo twa fibroblaste twashyizwe mu bururu bwa metilene ku rugero rwa nanomolar twagaragaje gutinda gusaza, hamwe n'iyiyongera ry'ingano y'urusobe IV, ikoreshwa rya ogisijeni ryiyongereye, n'ikangurwa rya enzime zo mu cyiciro cya 2, TrxR1 na NQO1, nk'uko byatangajwe mu bushakashatsi bwa mbere bwahuje ubururu bwa metilene no kunoza imikorere ya mitokondiriya no gutinza gusaza kw'uturemangingo. TrxR1 na NQO1 ni zo jene zisanzwe zikangurwa na Nrf2 umusomyi witonda aba ashaka kubona. Icyo ubwo bushakashatsi buterekanye ni igikorwa cyo gutanga ubutumwa ubwacyo: nta gupima Nrf2 yo mu ntima y'akaremangingo, nta kimenyetso cya ARE, nta gereranya ryakoresheje uturemangingo twakuweho jene ya Nrf2. Bityo gusoma ibyo mu buryo bwitondewe bivuga ko ubururu bwa metilene bukangura jene zizwi ko zigenzurwa na Nrf2 muri ubu buryo bw'igerageza; ibyo bihuye no gukanguka kwa Nrf2, ariko ntibigaragaza ko Nrf2 yonyine ari yo mpamvu. Ikangurwa rya jene igenzurwa riri ku ntambwe imwe ikurikira ugukanguka kw'uyigenzura.

Igitekerezo cy'iyubakwa rya mitokondiriya: gahunda ifite ahantu hatatu ho kugenzura

Iyubakwa rya mitokondiriya ni gahunda akaremangingo gakoresha kugira ngo kongere ubushobozi bwa mitokondiriya. Uruhererekane rwayo rwigishwa mu bitabo runyura ahantu hatatu ho kugenzura. Ubwa mbere, poroteyine ifasha gukangura yitwa PGC-1alpha itangiza gahunda. Ubwa kabiri, poroteyine zo mu ntima y'akaremangingo zigenzura iyandukurwa rya jene (mu buryo bushobora gutera urujijo, imwe yitwa NRF1, poroteyine 1 yo mu ntima y'akaremangingo igenzura guhumeka, ikaba itandukanye na Nrf2) zituma jene za mitokondiriya zigaragaza ibikorwa byazo, zirimo TFAM, ibungabunga kandi igakoporora DNA ya mitokondiriya. Ubwa gatatu, akaremangingo karangiza gafite amakuru ndangasano ya mitokondiriya menshi kurushaho n'ibikoresho byinshi byo guhumeka, bipimwa binyuze mu mubare wa kopi za mtDNA, ibikorwa bya sitirate sintaze, cyangwa ubwinshi n'ibikorwa by'insobe zo guhumeka.

Buri hantu ho kugenzura hatanga umwanzuro ufite imbaraga nke cyangwa nyinshi ugereranyije n'uwabanjirije. Kwiyongera kwa RNA y'intumwa ya PGC-1alpha cyangwa TFAM kwerekana ko gahunda yasabwe, si uko yarangiye. MtDNA nyinshi cyangwa poroteyine nyinshi y'urusobe IV byerekana ko ibikoresho byiyongereye, ariko mitokondiriya yahinduriwe imiterere na yo ishobora kugaragara ityo. Guhumeka neza kurushaho, ikoreshwa rya ogisijeni ryiyongereye cyangwa ibikorwa by'urusobe byiyongereye, byerekana ko imikorere yahindutse, ariko imikorere ishobora kunoga nta mitokondiriya nshya na imwe yabayeho. Umwanzuro ukomeye ku iyubakwa rya mitokondiriya uhuza ibyo bitatu byose: ikigenzura, ingano y'ibikoresho, n'imikorere.

Ubushakashatsi bwakurikiyeho ku turemangingo twa fibroblaste bwanyuze ku bice byinshi by'urwo ruhererekane. Mu turemangingo twa muntu twa IMR90 twashyizwemo ubururu bwa metilene bungana na 100 nanomolar, igipimo cya NAD ugereranyije na NADH cyazamutse by'igihe gito mu minota 15, gisubira ku rugero rw'ibanze mu munsi umwe. Ubwo butumwa bw'igihe gito bujyanye n'ingufu bwakurikiwe no kongeraho itsinda rya fosifate ku buryo bw'igihe gito kuri AMPK, yumva uko ingufu zihagaze, hanyuma hakurikiraho ikangurwa rya PGC-1alpha na SURF1, poroteyine ikenewe mu guteranya urusobe IV rukora. Ibikorwa by'urusobe IV byikubye hafi kabiri, ibintu bitera okisidasiyo mu turemangingo byagabanutseho hafi 28 ku ijana, kandi telomere zigenda zangirika buhoro kurushaho. Uruhererekane rwose rusobanurwa mu nyandiko ihuza ibikorwa by'ubururu bwa metilene byo gutanga no kwakira elegitoroni na AMPK n'iyubakwa rya mitokondiriya.

Ibintu bibiri muri iyo nyandiko bikwiye kwitabwaho kuko ari amakuru nk'ayo akunze gusigara hanze. Icya mbere, uburyo igikorwa cyabayeho bwari ingenzi kurusha kuba cyarabayeho gusa: ubururu bwa metilene bwakanguye AMPK by'igihe gito, mu gihe umuti wa AICAR wakoreshejwe mu kugereranya wayikanguye ku buryo burambye, kandi icyayikanguye by'igihe gito cyatinzaga gusaza kw'uturemangingo hafi inshuro umunani kurushaho. Bityo kuvuga ngo "ubururu bwa metilene bukangura AMPK" ntibihagije; umwanzuro w'ingenzi ni uko buyikangura by'igihe gito, kandi iryo gereranya ryerekana ko kuyikangura ku buryo burambye bidakora kimwe. Icya kabiri, ubururu bwa metilene ntibwahinduye uruziga rw'imikurire n'igabanyuka ry'akaremangingo; ibyo bikuraho igisobanuro gisanzwe cyashobokaga, ko uturemangingo twagabanyukaga buhoro gusa bityo tukagaragara nk'aho tutarashaje.

Ishami ry'ubushakashatsi ku mbeba: imyitwarire, amakuru ndangasano, n'imbarutso itandukanye n'ibyari byitezwe

Ubushakashatsi ku turemangingo twororewe muri laboratwari bwakomerejwe ku nyamaswa n'itsinda ryigaga imbeba zo mu kigero cyo hagati. Nyuma y'iminsi 60 zihabwa ubururu bwa metilene binyuze mu kanwa, imbeba zahawe ubwo bururu zakomeje kugira ubushobozi bwinshi bwo kwihanganira imirimo y'umubiri n'imyitwarire yo gushakashaka, kandi zagaragaza imyitwarire mike isa n'ihangayika ugereranyije n'imbeba zishaje zitabuhawe. Mu ngirangingo z'ubwonko, jene gusaza kwari kwaragabanyije ibikorwa byazo, NRF1, TFAM, SOD2, na COX1, igice cy'urusobe IV, zasubiye hafi y'inzego zo mu bukure, kandi umubare wa kopi za mtDNA wariyongereye. Ibyo bisubizo, imyitwarire hamwe n'ikigenzura hamwe n'ubwinshi bw'amakuru ndangasano, byatangajwe mu bushakashatsi ku mbeba zo mu kigero cyo hagati ku bururu bwa metilene n'iyubakwa rya mitokondiriya mu bwonko.

Imbarutso yatanzwe nk'igitekerezo ni yo ishimishije, kuko inyuranya n'igisobanuro cyoroshye kivuga ko ubururu bwa metilene burwanya okisidasiyo. Imbeba zahawe ubwo bururu zagaragaje iyiyongera ry'ikorwa ry'ibinyabutabire bya ogisijeni bikora cyane muri mitokondiriya z'ubwonko, cyane cyane perogiside ya hidirojeni. Igitekerezo cy'abanditsi ni iki: ubutumwa bworoheje bwa perogiside ni bwo bukangura inzira ya Nrf2, na yo igatangiza gahunda yo kubaka mitokondiriya. Muri iyi nsobanuro, ubururu bwa metilene butera okisidasiyo ku ntambwe y'imbarutso kandi bukayirwanya ku ntambwe y'ingaruka, uburyo abahanga mu mikorere y'imiti bita hormesis, aho igitutu gito gitera ubwirinzi buruta icyo gitutu ubwacyo. Niba iryo zamuka rya perogiside ari ryo koko ritera gukanguka kwa Nrf2 ntibyageragejwe mu buryo butaziguye; ni isano yatanzwe nk'igitekerezo, si isano yapimwe.

Ubundi bushakashatsi bujyanye n'ubwo, bwakozwe n'iryo tsinda, bwagerageje cyane uruhande rw'umutekano rw'icyo gitekerezo. Muri mitokondiriya z'ubwonko zatandukanyijwe n'izindi ngirangingo, ubururu bwa metilene bwongereye ikorwa rya perogiside ya hidirojeni ku rugero rwo hasi rugera kuri 50 nanomolar, nyamara ingano zikoreshwa mu kuvura ntizateye kwangirika kwa DNA ya mitokondiriya kwashoboraga gutahurwa. Kuri 100 micromolar gusa, hejuru cyane y'ingano zikoreshwa mu kuvura, ni ho ibice byatoranyijwe bya mtDNA byagaragaje kwangirika; kandi guhuza icyo gisiga ku rugero rwa 20 micromolar n'urumuri rutukura byakoze ogisijeni yo mu mimerere ya singlet yangije mtDNA mu buryo bwagutse. Ibyo ni imyitwarire izwi y'icyo gisiga yo gukangurwa n'urumuri, aho kuba imikorere yacyo mu mwijima. Kukibanza gukoresha byanarinze mitokondiriya zo mu gice cyo hasi cy'ubwonko bwo hagati kwangirika kwa mtDNA guterwa na rotenone. Uko ingano yakoreshejwe yahinduye ibisubizo n'amagereranya yagenzuraga kwangirika kw'amakuru ndangasano bisobanurwa mu bushakashatsi ku ikorwa rya perogiside riterwa n'ubururu bwa metilene ritangiza amakuru ndangasano.

Ibyapimwe n'ibyatanzwe nk'ibitekerezo: gusoma igishushanyo

Igishushanyo cy'inzira kiri hasi cyakorewe iyi ngingo kugira ngo gishimangire itandukaniro ryakomeje gusobanurwa mu nyandiko. Udusanduku dufite imbibi z'imirongo ikomeza twerekana intambwe zifite ibimenyetso bitaziguye by'igerageza mu nyandiko z'ubushakashatsi ku bururu bwa metilene: uruziga rwo gutanga no kwakira elegitoroni ruhindura NAD/NADH, kongeraho itsinda rya fosifate kuri AMPK by'igihe gito, ikangurwa rya PGC-1alpha na SURF1, ibikorwa by'urusobe IV byiyongereye, ikangurwa rya NQO1 na TrxR1, ibikorwa bya jene zo kubaka mitokondiriya n'umubare wa kopi za mtDNA byagaruwe mu bwonko bw'imbeba, n'izamuka rya perogiside ritangiza mtDNA ku ngano zikoreshwa mu kuvura. Udusanduku dufite imbibi z'imirongo icagaguye twerekana amasano yatanzwe nk'ibitekerezo: Keap1 kumva ubutumwa bwa perogiside, kwiyegeranya kwa Nrf2 mu ntima y'akaremangingo gukangura jene zo kwirinda, n'umwambi werekana ko gukanguka kwa Nrf2 gutera gahunda yo kubaka mitokondiriya. Izo ntambwe z'imirongo icagaguye zirashoboka, zihuje n'amakuru yabonetse, kandi zihuye n'ibinyabuzima bisanzwe byigishwa mu bitabo; ariko muri izi nyandiko ntizapimwe hakoreshejwe amagenzura (Nrf2 yo mu ntima y'akaremangingo, ibimenyetso bya ARE, gukuraho jene ya Nrf2) yatuma zishyirwa mu dusanduku dufite imirongo ikomeza.

Ibintu bitatu bitera urujijo biragaragara iyo ureba icyo gishushanyo. Icya mbere, NRF1 na Nrf2 ni poroteyine zitandukanye zifite amazina asa cyane; ubushakashatsi ku mbeba bwapimye poroteyine 1 yo mu ntima y'akaremangingo igenzura guhumeka, igenzura iyubakwa rya mitokondiriya, si poroteyine igenzura iyandukurwa rya jene zo kurwanya okisidasiyo. Kuzitiranya bituma igishushanyo cyose gihinduka nk'ikintu kimwe gusa. Icya kabiri, ibikorwa bya jene ni intangiriro y'inkuru, si iherezo; ubutumwa bwa TFAM cyangwa COX1 bwagaruwe bushyigikira ko iyubakwa rya mitokondiriya ryasabwe, mu gihe umubare wa kopi za mtDNA n'ibikorwa by'urusobe IV ari ibimenyetso by'uko icyo cyifuzo cyashyizwe mu bikorwa. Icya gatatu, ingaruka zo kurwanya okisidasiyo ntizemeza ko byanyuze muri Nrf2; igabanuka rya 28 ku ijana ry'ibintu bitera okisidasiyo mu turemangingo twa fibroblaste n'ubwirinzi kuri rotenone mu mbeba ni ingaruka nyazo zikurikiraho, ariko inzira nyinshi zihurira kuri zo.

Icyatuma agasanduku k'imirongo icagaguye gahinduka ak'imirongo ikomeza

Amagerageza abura ni asanzwe azwi. Gupima poroteyine ya Nrf2 mu ntima y'akaremangingo nyuma yo kugashyira mu bururu bwa metilene, mu bihe bihuye n'ubutumwa bwa AMPK bw'igihe gito, byagerageza niba koko ayo mashami yombi akanguka icyarimwe, nk'uko igitekerezo cy'ikanguka rihujwe kibivuga. Ikimenyetso kiyoborwa na ARE cyakwemeza ibikorwa by'iyandukurwa rya jene aho kubifata nk'ibiriho hashingiwe kuri jene zikangurwa. Gusubiramo ibipimo by'iyubakwa rya mitokondiriya hagabanyijwe Nrf2 cyangwa hakuweho jene yayo byagerageza mu buryo butaziguye umwambi werekana impamvu n'ingaruka: niba ikangurwa ry'urusobe IV n'iyiyongera rya mtDNA bikomeza nta Nrf2 ihari, isano yatanzwe yaba itari yo, kandi ishami rya AMPK ryaba ari ryo ryonyine ritera izo ngaruka. Ku ruhande rw'inyamaswa, ubushakashatsi bwo gutanga ingano z'icyo kinyabutabire igihe kirekire, bukoresha bya bindi bitatu byo kugenzura, ikigenzura, ingano y'ibikoresho, n'imikorere, bwagerageza niba gahunda ikomeza gukora cyangwa imenyera. Kugeza icyo gihe, gukangukira icyarimwe kw'inzira z'ingufu n'iz'ubwirinzi bikomeza kuba icyo abanditsi babyo babyise: ikintu cy'ingenzi gishoboka, si uburyo bw'imikorere bwamaze kwemezwa.

Abasomyi baturutse ku bumenyi bwagutse bw'imikorere y'imiti bashobora gushaka ibindi bisobanuro bijyanye na byo: uko ubururu bwa metilene butwara elegitoroni ku rwego rwa mitokondiriya, ibindi bukora kuri mitokondiriya n'ingufu z'uturemangingo, aho ibyabonetse ku gusaza kw'uturemangingo bihagaze mu bushakashatsi ku gusaza, uko ibyemezo ku iyubakwa rya mitokondiriya bifitanye isano n'ubushobozi bwo gutekereza no gusobanukirwa, n'amakuru y'umutekano ashyiraho imipaka y'ikiganiro cyose ku ngano zikoreshwa. Buri kimwe muri ibyo ni igitekerezo cyihariye gifite ibimenyetso byacyo, kandi buri kimwe gikwiye gusuzumwa hatandukanywa ibyapimwe n'ibyatanzwe nk'ibitekerezo, nk'uko iyi ngingo yabigenje kuri Nrf2.