Сиртуинс модулација: обећавајућа стратегија за неурокогнитивна оштећења повезана са ХИВ-ом, 2. део

Занимљиво је да Цампестрини ет ал. [23] су открили да је мРНА нивоа Бцл-2 повећана после 72 х ћелијске линије хуманих Т лимфоцита (Јуркат) третиране Тат-ом. Ипак, користили су ХИВТат кладу Ц, која има промену Р57С у поређењу са кладом Б и омета ћелијско преузимање Тат-а [50].

Лимфоцити су једна од важних имуних ћелија у људском телу, одговорна за борбу против инвазије различитих вируса и бактерија. Људско памћење је способност људског мозга да запамти и призове информације. Да ли су њих двоје неповезани? Постоји одређена веза између лимфоцита и памћења.

Студије су показале да када доживимо одређене догађаје или смо изложени одређеним стимулансима, имуни систем ће покренути низ реакција, укључујући активност лимфоцита. У овом процесу, лимфоцити производе супстанце зване цитокини, који могу утицати на активност нервног система. То значи да активност лимфоцита може промовисати везу између неурона у људском телу и побољшати складиштење и опозив меморије.

Поред тога, Т лимфоцити у лимфоцитима такође могу директно да учествују у имунолошкој одбрани мозга како би спречили инвазију патогена и изазивање инфламаторних реакција. Овај заштитни ефекат је од великог значаја за здравље људског мозга и одржавање памћења. Након поновљене изложености истом патогену, Т лимфоцити ће постепено формирати сећања, тако да следећи пут када се патоген сретне, људско тело може брже да реагује на имуни систем, чиме се смањује вероватноћа инфекције.

Стога, заштита здравља лимфоцита и одржавање нормалне функције имуног система може добро одржати имунолошку одбрану тела, одржати физичко здравље и, што је још важније, побољшати памћење. Здрава исхрана, довољно сна, јачање вежби и одржавање срећног расположења су начини за побољшање лимфоцита и памћења. Обавезно задржите позитиван став и одржавајте своје тело, мозак и имуни систем у добром стању. Види се да морамо побољшати памћење, а Цистанцхе може значајно побољшати памћење јер Цистанцхе има антиоксидативно, антиинфламаторно и анти-аге ефекте, што може помоћи у смањењу оксидације и инфламаторних реакција у мозгу, чиме се штити здравље нервни систем. Поред тога, Цистанцхе такође може да подстакне раст и поправку нервних ћелија, чиме се побољшава повезаност и функција неуронских мрежа. Ови ефекти могу помоћи у побољшању памћења, способности учења и брзине размишљања, а такође могу спречити појаву когнитивне дисфункције и неуродегенеративних болести.

Кликните на сазнајте начине за побољшање функције мозга

Поред тога, неколико извештаја сугерисало је разлике у ефектима ћелија између кладе Б и Ц, при чему је последњи мање неуротоксични [72]. Стога се предлаже делимично оштећење митохондрија или непотпуна МОМП где неоштећене митохондрије показују високе нивое БЦЛ-2 [54], али су потребне даље студије да би се потврдила ова хипотеза.

Супротно томе, ЕР стрес се примећује у интринзичном апоптотичком путу, који произилази из УПР-а [23]. ЕР је углавном познат по својим функцијама промета протеина, савијања и сазревања.

ЕР стрес се добија када стимулус изазове промену у функционалном протеинском процесу, што доводи до несавијених или погрешно савијених протеина. Да би се супротставио квару, ЕР покреће УПР где се активирају сигналне каскаде да би се реконфигурисала узводна производња протеина, транслокација протеина у ЕР и аутофагија, да би се обновила протеостаза или индуковала апоптоза ако се ЕР хомеостаза не постигне.

Путеве укључене у УПР спроводе мембрански ЕР протеини ПЕРК, ИРЕ1а и АТФ6а. ПЕРК фосфорилише подјединицу фактора 2 иницијације еукариотске транслације (еИФ2) тако да се синтеза протеина и несавијени прилив протеина могу смањити.

еИФ2 индукује транслацију мРНА АТФ4, која стимулише експресију гена протеина потребних за редукционо-оксидациони баланс; аутофагија; и апоптоза, као што је хомологни протеин за ЦЦААТ/појачивач-везујући протеин (ЦХОП), заустављање раста и протеин који изазива оштећење ДНК (ГАДД34).

ЦХОП регулише ГАДД34, који у исто време модулира рецептор смрти 5 (ДР5), који регрутује каспазу 8 за активацију БИД посредовану цепањем, једног од про-апоптотичких протеина у митохондријском путу о којем је горе дискутовано [73].

Други сигнални пут је онај који је регулисан дисоцијацијом ИРЕ1 од ГРП78 и његовом активацијом РНазе. Затим, ИРЕ1 циља на мРНА Кс-бок-везујућег протеина 1 (КСБП1), уклањајући 26-нуклеотидни интрон који омогућава експресију активираног облика КСБП1.

Овај протеин је регулација других гена који се односе на савијање, излучивање и елиминацију погрешно савијених протеина. Поред тога, ИРЕ1 може да прође процес који се назива регулисано ИРЕ1-зависно распадање (РИДД), где се мРНК разграђују, укључујући ДР5, анти-апоптотички механизам. Међутим, услови продуженог стреса смањују ефикасност РИДД-а, узрокујући ћелијску смрт.

Најзад, АТФ6 каскада почиње са својим транспортом до Голгијевог апарата и цепањем да би се ослободио фрагмент деноминован АТФп50, који се транслоцира у језгро и индукује експресију гена на сличан начин као КСБП1, али са том разликом што АТФп50 такође модулира биогенезу Голгијевог апарата [73].

У овом контексту, објављено је да Тат-индуковани ЕР стрес доводи до активације несавијеног протеинског одговора (УПР) идентификоване повећањем експресије гена ИРЕ1, ПЕРК и АТФ6, ау исто време примећени су потписи митохондријалне дисфункције посредоване губитком потенцијала митохондријалне мембране и активације каспазе 12 и каспазе 3 [23].

Поред тога, у људском мозгу, ефекти изложености микроваскуларним ендотелним ћелијама Тат укључују повећане нивое протеина ИРЕ1, ПЕРК, АТФ6 и Бип/ГРП78, што је довело до повећања РОС-а [70].

Ћелије пате од повећања прилива Ца2+ кроз интеракцију Тат са Н-метил-даспартат рецептором (НМДАР) [63]. Ипак, стратегије за блокирање овог рецептора нису успеле да ублаже ХАНД [74], што указује да Тат користи друге путеве да поремети Ца2+хомеостазу. Ца2+ се чува у ЕР у нормалним условима, а његово ослобађање је модулисано различитим стимулусима.

Недавно су докази показали да се и ЕР и митохондрије међусобно повезују кроз комплекс познат као ЕР мембране повезане са митохондријама, где се дешавају ћелијски процеси, укључујући транспорт Ца2+ и индукцију ћелијске смрти током дуготрајног ћелијског стреса [75].

Ца2+ сигнализација је најпознатија интеракција између ове две органеле, уз помоћ ИП3 рецептора [76]. Чини се да је комуникација ЕР-митохондрија повратна спрега.

Повећани нивои Ца2+ у цитосолу услед ослобађања изазваног стресом ЕР изазивају поремећај у потенцијалу митохондријалне мембране, изазивајући повећање производње РОС. ЕР стрес може бити изазван оштећеним процесом сазревања протеина изазван високим нивоима мтРОС.

Штавише, митохондријски унос Ца2+ индукује отварање прелазних пора пермеабилности (мПТП) и ослобађање цитохрома ц, који покреће активацију каспаза [75], што значи да Ца2+ сигнализација између ЕР и митохондрија регулише ћелијско дисање. Према томе, повећање концентрације Ца2+ у цитоплазми може довести до пропадања ћелије.

Посматрања у неуронима хипокампуса ембриона пацова изложених Тат-у показала су повећање цитосолног Ца2+ и уноса митохондрија, што узрокује деполаризацију мембране и смрт ћелија [64].

Повећање интраћелијског Ца2++ изазваног Тат карактерише почетни прелазни стадијум посредован ИП3- и други продужени период посредован НМДАР у феталним неуронима људског мозга [77] и пролазним потенцијалним рецепторским потенцијалом канонских Нацц неурона пацова [ 74] што доводи до смрти ћелије.

Ови налази потврђују да Тат утиче на комуникацију митохондрија-ЕР преко дисрегулације хомеостазе Ца2+ и неравнотеже про и анти-апоптотичких протеина, што доводи до митохондријалне дисфункције, што заузврат провоцира апоптозу.

Као што је раније поменуто, спроведена су клиничка испитивања за решавање Тат-посредоване дисрегулације Ца2+ коришћењем НМДАР антагониста без значајних резултата који би утицали на прогресију ХАНД-а [74]. Разлог иза ових резултата може бити чињеница да је дисрегулација калцијума само један од Тат-посредованих ефеката, који је узрокован вишеструким догађајима узводно.

Стога би стратегија могла бити да се ухвати у коштац са догађајем где се већина поремећених путева конвергира и који су кључни за неуродегенерацију, као што је митохондријална дисфункција, и да се ухвати у коштац са његовим регулаторним молекулима као што су сиртуини.

5. Сиртуинс

Сиртуин1–7 су део породице протеина класе ИИИ хистона деацетилазе. Сви СИРТ су ензими зависни од НАД+- и учествују у разним ћелијским догађајима као што су експресија гена, поправка ДНК и старење [78].

Они представљају разноврсност функција и ћелијске дистрибуције због структурних разлика у Н- и Ц-терминалу. Очувано каталитичко језгро СИРТ-а има два поддомена: Росманов-фолд и домен који везује цинк.

Супстрати и НАД+ се везују за активни расцеп између два поддомена. Интеракција између каталитичког језгра, супстрата и НАД+ изазива конформациону промену која доводи до активног затварања пукотина [79].

Добро окарактерисана каталитичка активност је деацетилација лизина, али неколико експеримената је закључило да СИРТ5 такође може елиминисати сукцинил и малонил групе и да је СИРТ4 АДП-рибозилтрансфераза [80]. СИРТ1 и СИРТ2 се налазе у језгру и цитоплазми, док је СИРТ3 углавном у михолондрију. . Заиста, ово помаже да се ограниче њихови супстрати пошто СИРТ-ови нису показали предност у секвенци протеина.

Међутим, остатак ацетилизина мора бити унутар спирале петље да би био доступан реакцији деацетилације [80]. Упркос очигледној специфичности СИРТ-а за супстратен, откривено је да само СИРТ1, СИРТ2 и СИРТ3 могу деацетилирати Тат [31], што доказује директну интеракцију која би могла довести до промена у функцији ових СИРТ-ова према другим супстратима.

Стога, у овом прегледу обраћамо пажњу само на три горе поменута молекула, а путеви регулисани СИРТ-ом приказани су на слици 2.

5.1. Сиртуини у неуродегенеративним болестима

Сиртуини 1–7 се експримирају у мозгу у различитим степенима. СИРТ1 и СИРТ2 су најчешћи у овом ткиву, али СИРТ1 је високо експримиран у неуронима, док је СИРТ2 обилан у олигодендроцитима.

Сиртуини 3–5 су друга група која се налази у мозгу, а најређе су СИРТ6-7. СИРТ1 је претежно лоциран у језгру, а СИРТ2 је распоређен у цитоплазми, док је СИРТ3 пожељан у обиљу митохондрија, али са неким изоформама у цитоплазми и језгру [81]. Експресија СИРТ-а се разликује у зависности од подручја мозга, старости и патолошких стања и повезана је са неуродегенеративним поремећајима као што су ПД и АД.

Патогенезу ПД карактерише агрегација -синуклеина, који се може смањити у моделима ПД мозга миша због прекомерне експресије СИРТ1 [82]. Међутим, инхибиција СИРТ2 ублажава -синуклеинтоксичност у ћелијама хуманог неуроглиома [83].

С друге стране, експресија СИРТ1, СИРТ3 и СИРТ6 је смањена у мозгу пацијената са АД [84]. Штавише, концентрације протеина СИРТ1 [85] и СИРТ3 [86] су смањене у церебралном кортексу особа са АД. Дисрегулација СИРТ1 и СИРТ3 повезана је са когнитивним перформансама [85,87].

5.2. СИРТ1

СИРТ1 учествује у неколико ћелијских процеса, укључујући метаболизам ћелије, поправку ДНК, митохондријалну биогенезу, апоптозу [88,89], циркадијални систем времена [90], утишавање гена кроз интеракцију са ДНК метилтрансферазом 1 [91], формирање хетерохроматина [92], ћелије прогресија циклуса [93] и одговор на оксидативни стрес [94].

Због интеракције са бројним молекулима, СИРТ1 је привукао пажњу због своје улоге у многим болестима, укључујући рак [95], дијабетес типа 2 [96] и неуродегенеративне поремећаје [97,98].

5.2.1. СИРТ1 у ЕР Стресс и УПР

Недавно су открића открила да СИРТ1 игра суштинску улогу у регулацији апоптотичког пута митохондрија стреса ЕР [27,99,100]. У примарним хондроцитима, фармаколошка и генетска инхибиција СИРТ1 доводи до повећања фосфорилисаног ПЕРК и низводних протеина као што су еИФ-2 и ЦХОП [27]. Слично, у срчаним ћелијама, исцрпљивање СИРТ1 повећава нивое протеина фосфорилисаног еИФ-2, АТФ4, ГАДД34 и ЦХОП [99].

Међутим, прекомерна експресија или активација овог сиртуина изазива укидање ћелијске смрти у обе студије. Поред тога, примећено је повећање ацетилираних облика и ПЕРК [27] и еИФ-2 [99]. Ипак, Гхосх ет ал. [100] су известили да чак и без ЕР стресног стимулуса, исцрпљивање СИРТ1 је укључено у активацију ПЕРК УПР гране регулацијом нивоа фосфорилисаног еИФ-2; поред тога, пронашли су доказе о физичкој интеракцији између СИРТ1,ЦХОП и ГАДД34 [100] што је касније потврђено доказима који показују формирање Сирт1/ГАДД34/ПП1/еИФ-2 комплекса изазваног анарсенитом и нуклеарне СИРТ1 транслокацијске тоцитоплазме, што доводи до ГАДД{15}посредоване дефосфорилације/деацетилације еИФ-2 и дефосфорилације СИРТ1 [101]. Колективно, ове информације указују да СИРТ1 може да делује као регулатор апоптозе; дакле, комплекс ГАДД34/ПП1 је репресор еИФ-2, што доводи до обнављања функције ЕР када је ћелијски стрес решен [73].

Штавише, сугерисано је да је улога СИРТ1 у пролиферацији ћелија посредована његовом локацијом [102], која такође зависи од типа ћелије [103]. Међутим, потребно је да се избегну механизми које типови ћелија користе против различитих типова стресора и активираних компензационих одговора.

5.2.2. СИРТ1 и митохондријална дисфункција

Дисфункција митохондрија настаје због поремећаја у њиховим метаболичким и енергетским функцијама, као и поремећаја у њиховим догађајима контроле квалитета, укључујући фузију органеле, биогенезу митохондрија и митофагију.

Динамика између фузије и фисије је неопходна за адаптацију ћелије и дистрибуцију органела под неколико услова, као што су митофагија и биогенеза митохондрија [104]. СИРТ1 регулише митохондријалну биогенезу кроз неколико реакција деацетилације.

СИРТ1 активира серин/треонин-протеин киназу СТК11 (ЛКБ1), што доводи до фосфорилације протеин киназе активиране АМП (АМПК). Након тога, ФОКСО3 је фосфорилисан и деацетилован помоћу СИРТ1 да би промовисао транскрипцију ПГЦ1, који индукује транскрипцију фактора нуклеарне транскрипције (Нрф1-2) ​​и транскрипционог фактора А (ТФАМ), који је повезан са репликацијом мтДНК [и транскрипцијом 28].

Парадоксално, СИРТ1 је повезан са митофагијом, али се детаљни механизми још увек утврђују. Неке студије су откриле да активатори као што су ресвератрол (РВ) и СРТ1720 индукују митофагију транскрипционом индукцијом ПИНК1 кроз ацетилацију посредовану ФОКСО3 СИРТ{4} [105,106].

Поред тога, СИРТ1 је неопходан за фрагментацију митохондрија тако што делује на цитоскелет у контексту Ца2+дисрегулације [107]. Ови налази поткрепљују чињеницу да је СИРТ1 кључни модулатор инмитохондријалне дисфункције.

5.2.3. СИРТ1 и Тат

Код ХИВ инфекције, СИРТ1 је неопходан за деацетилацију Тат Лис50 пошто се формирање комплекса елемента који реагује на Тат-транс-акт (ТАР) одвија само у његовом неацетилираном облику, али је потребна ацетилација Тат да би се наставила транскрипција.

Када се процес заврши, исти молекули Тат могу да се рециклирају кроз СИРТ{0}}деацетилацију да би се покренуо други ТАР комплекс [31,108]. Занимљиво је да је интеракција СИРТ1-Тат независна од стања ацетилације Тат [31], што сугерише да се инхибиција СИРТ1 изазвана Тат дешава када рециклирање Тат више није потребно [108].

Међутим, постоје нека питања о механизмима инхибиције, јер је нејасно да ли се одвијају алостерични механизми и да ли постоји зависност концентрације од инхибиције.

Међутим, приметно је да инхибиција СИРТ1 изазвана Тат доводи до хиперактивације Т ћелија [30]. Као централни играч у неколико ћелијских процеса, инхибиција СИРТ1 посредована Тат-ом може бити укључена у ћелијску дисрегулацију која заузврат узрокује губитак неурона. Стога, активацију овог сиртуина треба узети у обзир да би се ухватио у коштац са РУКОМ.

5.3. СИРТ2

Иако су концентрације СИРТ2 веће у цитосолу, током ћелијског циклуса Г2/М транзиције оне се транслоцирају у језгро, где регулишу метилацију Х4К20 деацетилацијом хистона Х4К16, што је кључно у збијању хромозома [109].

Парадоксално, постоје докази о прекиду пролиферације ћелија и заустављању ћелијског циклуса у ћелијама рака плућа са прекомерном експресијом СИРТ2 [110]. У цитоплазми, СИРТ2 ступа у интеракцију са -тубулином, који је део цитоскелета. Нивои ацетилације су у корелацији са стабилношћу микротубула, а у СИРТ2-превише експресираним церебеларним грануларним ћелијама мишева са спором Валлеровом дегенерацијом уочен је поремећај хиперацетилације и отпорност на дегенерацију аксона [111].

Међутим, откривено је да СИРТ2-/- мишеви изазивају оштећење аксона праћено ниским нивоом глутатиона, смањеним АТП-ом, смањеном концентрацијом мтДНК и резултирали су високом експресијом СИРТ1 у поређењу са дивљим типом [112], што означава поремећај хомеостазе митохондрија.

У складу са овим резултатима, Лиу ет ал. [113]. приметили су да у ћелијама СИРТ2-/- стријатум мишева, неколико митохондријалних протеина има више нивое ацетилације од ВТ, укључујући и оне који су укључени у производњу енергије. Могућност да СИРТ2 делује у митохондријама такође је потврђена у истој групи пошто СИРТ2 може бити локализован у митохондријама мозга Вт мишева и ембрионалних фибробласта мишева [113].

Штавише, кортекс СИРТ2-/- мишева је открио да осиромашење овог сиртуина изазива промену величине митохондрија, повећање нивоа ацетилираног ПГЦ1 и смањење експресије гена Мфн1, Мнф2 и Опа1 повезаних са митохондријском фузијом [113]. Супротно томе, у условима стреса, ХепГ2СИРТ2-Вт ћелије су смањиле ДРП1; у међувремену, СИРТ2-каталитичке инактивиране ћелије нису [114].

У контексту оксидативног стреса, прекомерна експресија СИРТ2 повећава виталност ћелије и индукује експресију СОД2 посредовану ФОКСО3а у ћелијама неуробластома [115]. С друге стране, СИРТ2-/- МФс су показали повећање РОС-а и кључних регулаторних протеина митофагије, ПИНК1 и паркина, као и ЛЦ3Б, творца оштећења оштећене клиренса митохондрија [113].

Неподударности неуропротективних ефеката СИРТ2, које могу бити последица неколико компензационих одговора које ћелија преузима под различитим стимулансима. Без обзира на то, улога СИРТ2 у митохондријалној хомеостази је приметна.

Чињеница да Тат физички ступа у интеракцију са овим сиртуином и да је маркер неуротоксичности изазване Тат-ом митохондријална дисфункција може нас навести да претпоставимо могућу модулацију на исти начин као СИРТ1. Због тога су неопходна будућа истраживања да би се дешифровала веза између СИРТ2 и Тат.

For more information:1950477648nn@gmail.com