Artikel zur Langlebigkeit

Ist NMN in der Lage, beschädigte DNA zu reparieren?

DNA-Schäden häufen sich mit zunehmendem Alter, da die Fähigkeit zur DNA-Reparatur abnimmt.

Schäden an unserer DNA sind unvermeidlich, da unsere Zellen ständig schädlichen Verbindungen ausgesetzt sind, die Mutationen, fehlgefaltete Proteine ​​usw. verursachen können mitochondriale Dysfunktion. Während unsere Zellen in der Regel effizient daran arbeiten, diese gebrochenen DNA-Stücke zu reparieren, nimmt diese Fähigkeit mit zunehmendem Alter ab, was zu einem beschleunigten Altern und der Entwicklung von Krankheiten führt. 

Eine aktuelle Studie ein Forschungsteam der Harvard Medical School hat eine neue Methode entdeckt, die möglicherweise die Lösung für diese altersbedingte DNA-Reparaturstörung darstellt. 

In diesem Artikel befassen wir uns mit der Frage, wie sich DNA-Schäden auf das Altern auswirken, mit dem Zusammenhang zwischen bestimmten Proteinen, die an der DNA-Reparatur beteiligt sind, und mit den Details dieser bahnbrechenden Harvard-Studie. 

DNA-Schäden und Alterung

DNA-Schäden entstehen sowohl aus exogenen Quellen – wie übermäßiger Sonneneinstrahlung auf unserer Haut, der verschmutzten Luft, die wir einatmen, oder mit Pestiziden beladenen Lebensmitteln, die wir konsumieren – als auch aus endogenen Quellen, wie der Ansammlung freier Radikalverbindungen, die oxidativen Stress in der Haut verursachen Körper.

Wenn dieser Schaden nicht kontrolliert wird, schreitet die Alterung schneller voran, da Zellalterung, Telomerverkürzung und oxidativer Stress auftreten. Seneszierende Zellen dabei handelt es sich um solche, die sich nicht mehr teilen und funktionsunfähig werden, was zu Entzündungen benachbarter Zellen führt, die Lebensdauer verkürzt und das Risiko neurodegenerativer und metabolischer Erkrankungen erhöht. 

Die Länge der Telomere hat einen ähnlichen Zusammenhang mit Krankheit und Langlebigkeit. Telomere sind die schützenden Endkappen unserer Chromosomen; Verkürzte Telomere sind mit einer verkürzten Lebensdauer verbunden.  

Die Verbindung zwischen NAD+ und DNA-Reparaturproteinen 

NAD+ (Nikotinamidadenindinukleotid) ist ein Enzym, das in jeder Zelle unseres Körpers vorkommt; Es ist allgemein bekannt, dass der NAD+-Spiegel mit zunehmendem Alter abnimmt. Diese Verringerung ist eine der Hauptursachen für viele altersbedingte Krankheiten und Funktionsstörungen, einschließlich vorzeitiger Alterung. 

Die Aufrechterhaltung eines erhöhten NAD+-Spiegels trägt unter anderem zur Langlebigkeit bei, indem es aktiviert wird sirtuinedabei handelt es sich um Proteine, die den Zellstoffwechsel regulieren und den Alterungsprozess verzögern. 

Ein weiteres hilfreiches Protein zur Verlängerung der Lebensdauer ist PARP1 (Poly[ADP-Ribose]-Polymerase 1), dessen Hauptfunktion darin besteht, beschädigte DNA zu reparieren. Sowohl PARP1 als auch die Sirtuin-Familie benötigen NAD+, um richtig zu funktionieren. Wie in einem Artikel vom Oktober 2017 beschrieben, der in veröffentlicht wurde Nature überprüft die molekulare Zellbiologie, PARP1 fungiert als multifunktionales Enzym, das Einzelstrang- und Doppelstrangbrüche in der DNA reparieren kann. 

Darüber hinaus kann PARP1 DNA-Replikationsgabeln stabilisieren und Chromatinstrukturen modifizieren. Chromatin ist ein kompaktes Paket aus DNA und Proteinen im Zellkern; Die Veränderung seiner Struktur ist eine Möglichkeit, die Genexpression zu regulieren. 

Ein weiteres an diesem Prozess beteiligtes Protein heißt DBC1 und wirkt sich nachteilig auf Gesundheit und Langlebigkeit aus. DBC1 hemmt eines der Sirtuine, SIRT1, und bindet außerdem fest an PARP1. Wenn DBC1 an PARP1 bindet, bedeutet das, dass PARP1 seine Hauptaufgabe, die DNA-Reparatur, nicht erfüllen kann, was zu einer Anhäufung beschädigter DNA, fehlgefalteter Proteine ​​und alternder Zellen führt. 

Die Forscher in Harvard fanden jedoch einen Weg, diese starke Bindung zwischen PARP1 und DBC1 zu überwinden, indem sie den NAD+-Vorläufer NMN (Nicotinamid-Mononukleotid) verwendeten. NMN ist ein wirksames Mittel zur Steigerung des NAD+-Spiegels, da es schnell in die Zellen eindringt und direkt in NAD+ umgewandelt wird. 

Wenn der NAD+-Spiegel erhöht ist, wird die Bindung zwischen PARP1 und DBC1 unterbrochen, da DBC1 auch eine Affinität zur Bindung an NAD+ hat. Daher bindet NAD+ an DBC1 und lässt PARP1 frei. Grundsätzlich gilt: Je mehr NAD+ Sie haben, desto besser kann PARP1 funktionieren. Dies führt zu einer verbesserten DNA-Reparatur und weniger schädlichen Verbindungen, die zur Alterung beitragen. 

Bei einem typischen Alterungsverlauf sinken die NAD+-Spiegel und mehr DBC1 bindet an PARP1, wodurch eine ordnungsgemäße DNA-Reparatur verhindert wird. Dieser Prozess kann jedoch durch die Steigerung von NAD+ verbessert werden ergänzendes NMN

Das Protein PARP1 dient der Reparatur von DNA. NAD+ erhöht die Aktivität von PARP1.

NMN- und DNA-Reparatur: Aktuelle Forschung 

Die Studie des Teams der Harvard Medical School, die im März 2017 in veröffentlicht wurde Wissenschaft, war der erste, der mithilfe menschlicher embryonaler Nierenzellen die Verbindung zwischen NAD+, PARP1 und DBC1 herstellte. Sie bestätigten, dass die PARP1-DBC1-Komplexe abnehmen, wenn NAD+ vorherrscht.

Als nächstes wollten die Forscher herausfinden, ob dieser Zusammenhang auf Tiere übertragen werden kann. Bei älteren Mäusen stellten sie fest, dass die NAD+-Spiegel in der Leber niedriger waren als bei jüngeren Mäusen, was mit zunehmendem Alter zu erwarten ist. Darüber hinaus fanden sie heraus, dass die älteren Mäuse höhere Mengen an gebundenen DBC1- und PARP1-Komplexen bei gleichzeitig geringerer PARP1-Aktivität aufwiesen.

Nachdem die Mäuse eine Woche lang mit NMN angereichertes Wasser getrunken hatten, stiegen ihre NAD+-Spiegel an und die DBC1-PARP1-Komplexe waren gestört, sowohl bei jungen als auch bei alten Mäusen. NMN stellte die PARP1-Aktivität in den älteren Mäusen wieder her und ermöglichte es ihm, vollständig als DNA-Reparaturprotein zu fungieren.

Eine andere Möglichkeit, DNA zu schädigen, ist Strahlung, die durch UV-Sonneneinstrahlung sowie bei medizinischen Behandlungen entstehen kann. In einem weiteren Experiment in derselben Arbeit wurden ältere Mäuse Gammastrahlung ausgesetzt, die normalerweise schwere DNA-Schäden und den Verlust weißer und roter Blutkörperchen verursacht. 

Allerdings wiesen die Mäuse, die zusätzlich NMN erhielten, eine Verringerung der DNA-Schäden auf und waren vor dem typischen strahlenbedingten Zellverlust geschützt. 

Insgesamt deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass NMN tatsächlich zur DNA-Reparatur und zum Schutz vor strahleninduzierten DNA-Schäden führt, und zwar durch den Mechanismus der Steigerung von NAD+ und PARP1 bei gleichzeitiger Verringerung der Fähigkeit von DBC1, an PARP1 zu binden.

Eine im Januar 2020 veröffentlichte Studie in Natur kam bei Zellkulturexperimenten zu ähnlichen Ergebnissen. Die Forscher verwendeten eine Zelllinie, die XRCC1 exprimierte, ein weiteres Protein, das an der DNA-Reparatur beteiligt ist. Wenn DNA-Schäden auftreten, erhöht PARP1 die Aktivität von XRCC1. 

Nachdem die Zellen durch Laser-Mikrobestrahlung geschädigt wurden, wurden die NAD+-Vorläufer NMN und NR (Nicotinamid-Ribosid) eingeführt. Sie fanden heraus, dass die Anwesenheit von NAD+ zu einer Hochregulierung von PARP1 und XRCC1 führte, um die beschädigte DNA zu reparieren. 

Obwohl diese Studien ermutigende Ergebnisse erbracht haben, wurde die Forschung bisher nur mit Zellkulturen und Tieren durchgeführt. Daher werden wir nicht sicher wissen, ob eine NMN-Supplementierung auch in der Lage sein wird, beschädigte DNA beim Menschen zu reparieren, bis klinische Studien durchgeführt werden. 

Das Wichtigste zum Mitnehmen: 

  • DNA-Schäden können aus umweltbedingten, ernährungsbedingten oder internen Quellen stammen; Im höheren Alter verschlechtern sich die Mechanismen zur Reparatur dieser DNA-Schäden.
  • Forscher haben herausgefunden, dass zusätzliches NMN den NAD+-Spiegel steigert, wodurch die volle Funktionsfähigkeit des DNA-Reparaturproteins PARP1 ermöglicht wird. 
  • Dies ist wichtig, da akkumulierte Schäden an DNA und Proteinen den Alterungsprozess beschleunigen und das Risiko für die Entwicklung chronischer Krankheiten erhöhen. 

Verweise: 

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