调节特定的蛋白质相互作用,可以保护细胞免受DNA损伤

2017年,哈佛医学院科学家的一项研究发现引起NASA关注。 这项研究发表在《科学》杂志上,或将找到一种逆转衰老并改善DNA修复的药物,甚至可以帮助NASA将宇航员送到火星。

图源:iStock

随着年龄的增长,细胞DNA修复能力会下降,从而造成损伤累积,最终导致细胞功能失调。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+) 是自然存在于体内的一种分子,调节蛋白质之间的相互作用,从而控制DNA修复。用NAD+补充剂剂烟酰胺单核苷酸(NMN)治疗小鼠,可提高其修复因辐射和衰老而造成的DNA损伤的能力。宇航员的DNA也会受到宇宙辐射的破坏,而NMN可能会帮助他们从太空任务中恢复过来。

这项研究的主要作者,哈佛医学院和新南威尔士大学教授大卫·辛克莱尔说:“经过仅仅一周的治疗,老年小鼠的细胞与年轻小鼠的细胞没有区别。”

为了弄清这一发现的机制,研究人员研究了蛋白质之间的相互作用,也就是一种蛋白质与另一种蛋白质结合来抑制或增强其中一种蛋白质的功能。 NAD+可以通过与蛋白质口袋或区域结合来影响蛋白质相互作用,从而影响DNA修复。

科研人员专门研究了NAD+与一种称为乳腺癌1“缺失”的蛋白质(DBC)的结合。 他们发现整个体内有大量DBC1蛋白,但是其确切功能仍不清楚。 除与NAD+结合外,DBC1还结合并抑制另一种蛋白质,即关键的DNA修复蛋白——聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(PARP1)。

在小鼠中,随着NAD+含量随着年龄的增长而下降,DBC1越来越多地与PARP1结合,从而抑制PARP1导致DNA损伤积累。 科学家们用NMN恢复NAD+的含量逆转了这一过程,表明NAD+直接调节蛋白质的相互作用。 因此,调节NAD+含量或许将减缓人DNA损伤和衰老。

研究人员表示,增加NAD+含量的干预措施(如补充NMN)会减少人肾胚细胞中PARP1和DBC1之间的相互作用。 换句话说,NAD+会抑制细胞中PARP1-DBC1结合物的形成。 在DBC1水平降低的细胞中,科学家观察到PARP1活性增加,表明DBC1抑制了PARP1的功能。

研究表明,NAD+与DBC1结合并抑制其与PARP1结合,从而促进了PARP1的功能。 通过NAD+补充剂(如NMN)提高NAD+含量,从而提高PARP1活性来提高DNA修复效率。

研究人员说:“这些数据表明NAD+在细胞中具有第三种功能:直接调节蛋白质与蛋白质的相互作用。”“尽管NAD+随年龄下降的原因尚不清楚,但这项研究给出一个合理的解释,说明为什么DNA修复能力会随着年龄的增长而下降,并指出NAD+补充是减少化疗副作用,降低辐射造成的DNA损伤,并减缓衰老过程中DNA修复能力自然下降的一种手段。”


参考文献:

Li J, Bonkowski MS, Moniot S, et al. A conserved NAD+ binding pocket that regulates protein-protein interactions during aging. Science. 2017;355(6331):1312-1317. doi:10.1126/science.aad8242

University of New South Wales. (2017, March 23). Scientists unveil a giant leap for anti-aging.ScienceDaily. Retrieved June 25, 2020 from www.sciencedaily.com/releases/2017/03/170323141340.htm

原文:Regulates specific protein interactions that may protect the cell from DNA damage

编译:土豆爱健康

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