Dechifrering af molekylære mysterier:Ny indsigt i metabolitter, der kontrollerer aldring og sygdom

I et betydeligt fremskridt inden for biokemi har forskere ved Boyce Thompson Institute (BTI) og Cornell University afsløret ny indsigt i en familie af metabolitter, acylspermidiner, som kan ændre, hvordan vi forstår aldring og bekæmper sygdomme.

Undersøgelsen, der for nylig blev offentliggjort i Nature Chemical Biology , præsenterer en uventet forbindelse mellem spermidin, en længe kendt forbindelse til stede i alle levende celler, og sirtuiner, en enzymfamilie, der regulerer mange livsvigtige funktioner.

Sirtuiner har været genstand for betydelig opmærksomhed i løbet af de sidste to årtier. Nylige undersøgelser viser, at sirtuiner spiller en afgørende rolle i forskellige aldersrelaterede sygdomme. Som et resultat heraf er der stigende interesse for sammenhængen mellem sirtuiner og aldring, hvilket gør dem til et lovende mål for terapeutiske interventioner, der sigter mod at forbedre sundhed og levetid.

"Vi var spændte på at afsløre denne uventede gren af ​​cellulær metabolisme relateret til sirtuiner," siger seniorforfatter Frank Schroeder, professor ved BTI. "Opdagelse af disse tidligere ukarakteriserede spermidinderivater giver indsigt i den indre funktion af denne kritiske vej og bringer os et skridt tættere på at forstå de fysiologiske funktioner af mitokondrielle sirtuiner."

Forskerne tog en objektiv tilgang, sammenlignende metabolomics, en metodologi udviklet af Schroeder-laboratoriet i over et årti, for at screene for sirtuin-afhængige metaboliske ændringer. Undersøgelsen afslørede en ny familie af metabolitter kaldet acylspermidiner afledt af modifikationer af forskellige proteiner, hvoraf mange spiller væsentlige roller i vækst og celleoverlevelse.

Efter opdagelsen af ​​sirtuin-forbundne acylspermidiner i den simple organisme C. elegans, påviste forskerne yderligere, at de samme forbindelser også er til stede i pattedyr (inklusive mennesker). Endelig demonstrerer forskerholdet den direkte indvirkning af disse metabolitter på levetiden hos C. elegans og celleproliferation hos pattedyr.

"Vigtige fysiologiske funktioner afspejles i mange molekylære fingeraftryk, herunder titusindvis af små molekyle-metabolitter, der mangler at blive opdaget. Dette arbejde er et skridt i retning af at afdække de biologiske roller og funktioner i det enorme rum af kemisk mørkt stof i vores kroppe." siger Bingsen Zhang, en kandidatstuderende i Schroeder-laboratoriet og førsteforfatter af undersøgelsen.

Fremtidig forskning vil undersøge disse funds mekanismer og farmakologiske aspekter, især hvordan acylspermidiner påvirker levetid, cellevækst og deres potentielle interaktioner med andre metaboliske veje.

"Næsten 350 år efter spermidin blev isoleret og 100 år efter dets struktur blev forstået, fremmer vores arbejde yderligere den kollektive viden om spermidinfamilien, og forbinder den med andre vitale biokemiske processer, herunder central energimetabolisme og aminosyremetabolisme," tilføjer Zhang.

Flere oplysninger: Bingsen Zhang et al., Acylspermidiner er konserverede mitokondrielle sirtuin-afhængige metabolitter, Nature Chemical Biology (2024). DOI:10.1038/s41589-023-01511-2

Journaloplysninger: Kemisk naturbiologi

Leveret af Boyce Thompson Institute