Bisakah menargetkan enzim ini memperlambat penuaan dan penyakit terkait?
Menyelidiki enzim yang menghentikan pembelahan sel bisa menjadi jalan yang bermanfaat untuk penelitian tentang cara memperlambat penuaan dan mengobati penyakit terkait penuaan.
Ini adalah kesimpulan yang didapat para peneliti di Universitas Kobe di Jepang setelah mempelajari enzim D-amino acid oxidase (DAO) dan perannya dalam sel.
DAO memetabolisme asam D-amino, yang, tidak seperti sepupu bayangan cerminnya, asam L-amino hanya memiliki sedikit kehadiran dalam biologi mamalia.
Untuk alasan inilah, hingga penelitian terbaru, para ilmuwan hanya mengetahui sedikit tentang dampak DAO pada tubuh.
Temuan baru mengungkapkan bahwa, dalam proses metabolisme asam amino D, DAO menghasilkan spesies oksigen reaktif (ROS), yaitu sekelompok molekul tidak stabil yang menyebabkan stres sel.
Stresor seperti kerusakan DNA dan ROS menyebabkan sel menjadi tua, suatu keadaan yang tidak dapat diubah di mana mereka tidak dapat lagi bereplikasi.
Penemuan ini mengungkap mekanisme molekuler yang telah hilang dalam penelitian sebelumnya yang menghubungkan ROS dengan penuaan sel dan penuaan.
ROS dan penuaan sel
ROS adalah pemain penting dalam biologi penuaan dan banyak penyakit yang cenderung meningkat seiring bertambahnya usia, seperti Parkinson, Alzheimer, diabetes, dan banyak kanker.
Studi terbaru menambah pemahaman yang berkembang tentang peran sel-sel tua dalam hubungan ini.
Memasuki keadaan yang tidak dapat diubah di mana ia tidak dapat lagi membelah dan berkembang biak tidak serta merta mengurangi kapasitas sel untuk berubah dan mempengaruhi.
Penelitian awal menunjukkan bahwa dampak utama penuaan sel pada biologi manusia melibatkan perlindungan terhadap kanker. Terbatas pada keadaan tua, sel dengan DNA yang rusak tidak dapat berkembang biak dan menimbulkan tumor.
Namun, sejak itu, penelitian telah mengungkapkan bahwa sel-sel tua aktif dalam perbaikan jaringan, penyembuhan luka, perkembangan embrio, dan penuaan.
Fokus utama dari penelitian berkelanjutan adalah pada berbagai penyebab stres yang dapat memicu sel memasuki keadaan yang tidak dapat diubah.
Selain itu, semakin banyak pengetahuan tentang bagaimana perubahan biologis terkait penuaan dan penyakit melibatkan ROS dan penuaan.
Menggali peran DAO
Dalam penelitian sebelumnya, para peneliti Universitas Kobe telah menemukan bahwa penuaan memicu molekul penekan tumor p53 dan ini mengaktifkan gen untuk DAO.
Namun, "studi tersebut tidak sepenuhnya mengeksplorasi hubungan langsung antara DAO dan penuaan," catat mereka.
Dalam penyelidikan mereka yang lebih baru, para peneliti membujuk sel kanker menjadi penuaan dengan mengekspos mereka ke tingkat rendah "obat antikanker yang menginduksi DNA double-strand break."
Namun, mereka menemukan bahwa mengurangi aktivitas DAO, baik dengan obat-obatan atau dengan membungkam gennya, mengurangi penuaan dan produksi ROS.
Dalam eksperimen lain, mereka menggunakan mutan DAO yang menghentikannya berperilaku seperti enzim. Versi DAO ini, bagaimanapun, tidak menghasilkan ROS atau mempromosikan penuaan.
Tim menyarankan bahwa ini membuktikan bahwa itu adalah kemampuan DAO sebagai enzim untuk membuat ROS yang memungkinkannya untuk meningkatkan penuaan dalam sel.
Dalam percobaan lebih lanjut, para ilmuwan menemukan jalur lain yang membantu DAO meningkatkan penuaan yang dipicu oleh kerusakan DNA.
Faktor kunci adalah gen transporter SLC52A1, yang membantu meningkatkan kadar koenzim flavin adenin dinukleotida (FAD).
DAO membutuhkan pasokan rumpon, dan SLC52A1 memastikan pasokan ini dengan meningkatkan ketersediaan vitamin B-2, bahan rumpon.
Para peneliti berhati-hati tentang implikasi dari temuan mereka. ROS tidak selalu berarti jahat: Mereka juga dapat bermanfaat bagi kesehatan. Misalnya, tingkat ROS yang rendah dapat memperpanjang umur, dan sistem kekebalan membutuhkannya untuk melawan infeksi.
Mungkin kelebihan produksi ROS yang menyebabkan masalah dan memberi keseimbangan pada stres sel, penyakit, dan penuaan. Dalam hal ini, studi mengidentifikasi peran DAO yang sebelumnya tidak diketahui.
Para peneliti menyimpulkan:
“Hasil kami dengan jelas menunjukkan fungsi baru DAO sebagai promotor penuaan yang disebabkan oleh kerusakan DNA, yang dapat memberikan wawasan baru tentang peran asam [D] -amino dalam berbagai proses fisiologis dan patologis termasuk penuaan, kanker, dan penuaan.”
