Mis on NAD+ ja selle olulisus vananemises ja tervises?
Avades mis tahes bioloogiaõpiku, kohtate kindlasti infot NAD+ ehk nikotiinamiid adeniin dinukleotiidi kohta. See on kriitiline koensüüm, mida leidub igas meie keha rakus ja mis osaleb sadades metaboolsetes protsessides, nagu raku energia loome ja mitokondrite tervise tagamine. NAD+ täidab tähtsaid tööülesandeid inimeste, aga ka teiste imetajate ning isegi pärmi, bakterite ning taimede rakkudes.
NAD+ olulisus on teadlaste seas tuntud juba alates selle esmakordsest avastamisest 1906. aastal ning teadmised täienevad aasta aastalt. Näiteks NAD+ lähteaine niatsiin mängis olulist rolli pellagra (s.o teatud tüüpi vitamiinide puudulikkuse) leevendamisel. Pellagra oli saatuslik haigus, mis tabas Ameerika lõunaosa 1900. aastatel. Toona leidsid teadlased, et piim ja pärm, mis mõlemad sisaldavad NAD+ lähteaineid, leevendasid pellagra sümptomeid. Aja jooksul on teadlased tuvastanud veel mitmeid NAD+ looduslikke lähteaineid, nagu nikotiinhape, nikotiinamiid, nikotiinamiid ribosiid (NR) ja nikotiinamiid mononukleotiid (NMN).
NAD+ lähteained on piltlikult kui erinevad rajad, mille kaudu on võimalik sihtkohta jõuda. Kõik need viivad teid ühte kohta, kuid kasutavad selleks erinevaid transpordiliike.
Hiljuti on NAD+ muutunud teadusuuringutes hinnatud molekuliks, kuna sellel on keskne roll bioloogilistes funktsioonides. Teadusringkonnad on juba pikemat aega uurinud NAD+ märkimisväärseid kasutegureid loomadel ning see omakorda on innustanud teadlasi katsetama neid leide ka inimeste peal.
Miks NAD+ just nii olulist rolli mängib? Lühidalt kirjeldades, on tegemist koensüümiga ehk “abistaja” molekuliga, mis seob end teiste ensüümidega, et aidata molekulide tasandil olulisi reaktsioone esile kutsuda.
Oluline on teada, et NAD+ varustamine meie kehas on piiratud ning väheneb oluliselt koos vanusega.
NAD+ lähteained on piltlikult kui erinevad rajad, mille kaudu on võimalik sihtkohta jõuda. Kõik need viivad teid ühte kohta, kuid kasutavad selleks erinevaid transpordiliike.
Hiljuti on NAD+ muutunud teadusuuringutes hinnatud molekuliks, kuna sellel on keskne roll bioloogilistes funktsioonides. Teadusringkonnad on juba pikemat aega uurinud NAD+ märkimisväärseid kasutegureid loomadel ning see omakorda on innustanud teadlasi katsetama neid leide ka inimeste peal.
Miks NAD+ just nii olulist rolli mängib? Lühidalt kirjeldades, on tegemist koensüümiga ehk “abistaja” molekuliga, mis seob end teiste ensüümidega, et aidata molekulide tasandil olulisi reaktsioone esile kutsuda.
Oluline on teada, et NAD+ varustamine meie kehas on piiratud ning väheneb oluliselt koos vanusega.
NAD+ teadusuuringute ja sellest tuleneva teabe kaasabil on saanud võimalikuks NAD+ taseme säilitamine ja tootmine.
NAD+ tähtsus
Teadmised NAD+ olulisusest said alguse 1960ndatel, kui Prantsuse teadlane Pierre Chambon tuvastas kanamaksa tuumaekstraktide kasutamise abil protsessi, mida nimetatakse polü-ADP-ribosüülimiseks. See on protsess mille käigus NAD+ jaotatakse kaheks komponendiks, millest üks (nikotiinamiid) töödeldakse ümber ja teine (ADP-riboos) kohtub valguga. Sellest uurimistööst kujunes alus uue valdkonna, PARP-ide ehk polü (ADP-riboosi) polümeraaside, uurimiseks. Need on valkude rühmad, mis toetuvad rakufunktsioonide toimimisel ja täitmisel NAD+ -le. PARP-id on veel ka sarnased teise valkude rühmaga, mida kutsutakse sirtuiinideks, kuna nad mõlemad funktsioneerivad ainult NAD+ juuresolekul.
Sageli nimetavad teadlased sirtuiine “genoomi valvuriteks” just nende rolli eest raku homöostaasi reguleerimisel. Homöostaas osaleb raku tasakaalus hoidmises.
Sirtuiinid on valkude rühm, mis avastati esmakordselt 1970-ndatel, kuid nende sõltuvust NAD+ suhtes hakati mõistma alles 1990. aastatel. MIT-i bioloog Leonard Guarente tuvastas, et pärmis leiduv sirtuiin SIR2, pikendas pärmi eluiga ainult siis, kui see aktiveeriti NAD+ abil.
Selle teadmise abil loodi selge seos sirtuiinide ja ainevahetuse vahel. See omakorda andis vihjeid teadlastele bioloogiliste funktsioonide vahelise ristsuhtluse olemasolust, st et ainevahetus on lahutamatult seotud teiste bioloogiliste protsessidega. Lisaks innustas see rohkem uurima varem tähelepanuta jäetud teemat.
Inimesed saavad NAD+ vähesel määral ka toidu kaudu. Seda peamiselt dieedist mis koosneb aminohapetest ja mis on toidus leiduva NAD+ lähteaineks. Seevastu NR ja NMN on väga tõhusad NAD+ lähteained. Kui NAD+ lähteaineid kujutleda erinevate radadena, mida võite sihtkohta jõudmiseks kasutada, peetakse just NMN-i neist sageli parimaks olemas olevaks marsruudiks NAD+ -ni.
Sirtuiinid on valkude rühm, mis avastati esmakordselt 1970-ndatel, kuid nende sõltuvust NAD+ suhtes hakati mõistma alles 1990. aastatel. MIT-i bioloog Leonard Guarente tuvastas, et pärmis leiduv sirtuiin SIR2, pikendas pärmi eluiga ainult siis, kui see aktiveeriti NAD+ abil.
Selle teadmise abil loodi selge seos sirtuiinide ja ainevahetuse vahel. See omakorda andis vihjeid teadlastele bioloogiliste funktsioonide vahelise ristsuhtluse olemasolust, st et ainevahetus on lahutamatult seotud teiste bioloogiliste protsessidega. Lisaks innustas see rohkem uurima varem tähelepanuta jäetud teemat.
Inimesed saavad NAD+ vähesel määral ka toidu kaudu. Seda peamiselt dieedist mis koosneb aminohapetest ja mis on toidus leiduva NAD+ lähteaineks. Seevastu NR ja NMN on väga tõhusad NAD+ lähteained. Kui NAD+ lähteaineid kujutleda erinevate radadena, mida võite sihtkohta jõudmiseks kasutada, peetakse just NMN-i neist sageli parimaks olemas olevaks marsruudiks NAD+ -ni.
Kuidas sirtuiinid reguleerivad rakkude tervist NAD+ abil
Võrrelge oma keha rakke kontoriga. Kontoris töötab palju inimesi, kes tegelevad mitmesuguste ülesannetega, mille lõppeesmärk on jääda kasumlikuks ja täita ettevõtte missioon võimalikult tõhusalt. Ka rakkudes on palju osi, mis töötavad mitmesuguste ülesannete nimel ja millel on ka lõppeesmärk: püsida tervena ning toimida võimalikult kaua ja tõhusalt. Nii nagu ettevõtte prioriteedid muutuvad mitmesuguste sisemiste ja väliste tegurite tõttu, muutuvad ka prioriteedid rakkudes. Keegi peab ju kontorit juhtima, reguleerides, millal tehakse, kes seda teeb ja millal kurssi muudetakse. Kontori puhul oleks see teie tegevjuht. Kehas aga raku tasandil, on see teie sirtuiin.
Sirtuiinid on seitsme valgu perekond, millel on roll raku tervises. Sirtuiinid saavad funktsioneerida ainult NAD+ (nikotiinamiid adeniin dinukleotiid), koensüümi, mida leidub kõigis elavates rakkudes, olemasolul. NAD+ on eluliselt tähtis rakkude ainevahetuses ja sadades teistes bioloogilistes protsessides. Kui sirtuiinid on ettevõtte tegevjuht, siis NAD+ on raha, mille eest makstakse tegevjuhi ja töötajate palka, hoides samal ajal ka kõik muud kulud kontrolli all. Nagu ei saa ettevõte ilma rahata, nii ei saa ka keha ilma NAD+ta toimida. Kuid NAD+ tase langeb koos vanusega, piirates ka sirtuiinide toimimist.
Sirtuiinid on valgud. Mida see tähendab?
Sirtuiinid on valkude perekond. Valk, see on tavamõistes toitaine, mida leidub ubades ja lihas ning proteiinikokteili pulbrites, kuid antud juhul on need hoopis molekulid, mida nimetatakse valkudeks ja mis täidavad meie keharakkudes erinevaid funktsioone. Mõelge valkudest kui ettevõtte erinevatest osakondadest, millest igaüks keskendub oma spetsiifilisele funktsioonile, koordineerides tegevust teiste osakondadega.
Üldtuntud valk meie kehas on hemoglobiin, mis on osa globiini valkude perekonnast ja vastutab hapniku transportimise eest veres. Müoglobiin on aga hemoglobiini vaste ja koos moodustavad nad globiini perekonna.
Meie kehas on ligi 60 000 valguperekonda ehk palju erinevaid osakondi. Sirtuiinid on vaid üks neist perekondadest. Ja kui hemoglobiin kuulub kahe valgu perre, siis sirtuiinid on seitsmeliikmelise valguperekonna liikmed.
Neist seitsmest raku sirtuiinist töötab kolm mitokondrites, kolm tuumas ja üks tsütoplasmas, mängides igaüks erinevaid rolle. Sirtuiinide põhirolliks on aga see, et nad eemaldavad atsetüülrühmad teistest valkudest.
Sirtuiinid töötavad atsetüülrühmadega protsessi kaudu, mida nimetatakse deatsetüülimiseks. See tähendab, et sirtuiinid tuvastavad molekulil oleva atsetüülrühma, seejärel eemaldavad selle, mis omakorda valmistab molekuli ette oma tööks. Üheks sirtuiinide toimimise viisiks on atsetüülrühma bioloogiliste valkude ehk histoonide eemaldamine.
Histoon on suur mahukas valk, mida ümbritseb DNA. Võite võrrelda seda jõulupuuga mida katab tulede ahel, antud juhul DNA ahel. Sirtuiinid deatsetüülivad histoone ehk valke, mis on osa DNA kondenseerunud vormist ja mida nimetatakse kromatiiniks. Kui histoonidel esineb atsetüülrühm, on kromatiin avatud või hargnenud.
Hargnenud ehk avatud kromatiin tähendab, et DNA-d transkribeeritakse. Kuid kromantiin ei peaks jääma avatuks, kuna selles asendis on see haavatav ja tundlik erinevate kahjustuste suhtes.
Kui sirtuiinid deatsetüülivad histoone, on kromatiin suletud, mis tähendab, et geeniekspressioon on peatatud või vaigistatud.
Sirtuiinidest oleme me teadlikud olnud ainult umbes 20 aastat ja nende peamine funktsioon avastati 1990ndatel. Pärast seda on teadlased neid uurides, toonud välja nende olulisuse ja vastanud samal ajal ka küsimusele, mida võiksime me veel sirtuiinide kohta õppida.
