Что такое НАД+ и почему он важен в контексте старения и здоровья?
В любом учебнике биологии вы непременно найдете информацию о НАД+, или никотинамидадениндинуклеотиде. Это коэнзим критического значения, который присутствует в каждой клетке нашего тела и участвует в метаболических процессах, таких как производство клеточной энергии и обеспечение здоровья митохондрий. НАД+ выполняет важные функции в клетках организма человека и других млекопитающих и даже дрожжей, бактерий и растений.
Важность НАД+ стала очевидна для ученых уже с момента его первого открытия в 1906 году, и эти знания пополняются с каждым годом. Например прекурсор НАД+ ниацин сыграл важную роль в облегчении течения пеллагры. Пеллагра — это дефицит витаминов определенного типа, роковая болезнь, охватившая южные регионы Америки в 1900-х годах. Тогда ученые обнаружили, что молоко и дрожжи (оба продукта содержат прекурсоры НАД+) способны облегчить симптомы пеллагры. Со временем учеными были обнаружены еще несколько натуральных прекурсоров НАД+: никотиновая кислота, никотинамид рибозид (НP) и никотинамид мононуклеотид (НМН). Прекурсоры НАД+ можно образно представить как разные пути, по которым можно добраться до пункта назначения; все они ведут в одно место, но используют разные виды транспортировки.
Недавно НАД+ стал считаться ценной молекулой в научных исследованиях, поскольку он играет центральную роль в биологических функциях.
Наука уже долгое время исследует выдающуюся эффективность НАД+ у животных, что в свою очередь вдохновило ученых опробовать свои изыскания на людях.
Почему НАД+ играет столь важную роль? Вкратце, этот коэнзим, или молекула-помощник, связывает себя с другими энзимами, помогая запуску важных реакций на молекулярном уровне.
Важно знать, что запасы НАД+ в нашем организме ограничены и с возрастом существенно снижаются.
Однако благодаря научным исследованиям и полученным знаниям сохранение уровня НАД+ и его производство теперь реальны.
Bажность НАД+ стала очевидна для ученых уже с момента его первого открытия в 1906 году, и эти знания пополняются с каждым годом. Например прекурсор НАД+ ниацин сыграл важную роль в облегчении течения пеллагры. Пеллагра — это дефицит витаминов определенного типа, роковая болезнь, охватившая южные регионы Америки в 1900-х годах. Тогда ученые обнаружили, что молоко и дрожжи (оба продукта содержат прекурсоры НАД+) способны облегчить симптомы пеллагры. Со временем учеными были обнаружены еще несколько натуральных прекурсоров НАД+: никотиновая кислота, никотинамид рибозид (НP) и никотинамид мононуклеотид (НМН). Прекурсоры НАД+ можно образно представить как разные пути, по которым можно добраться до пункта назначения; все они ведут в одно место, но используют разные виды транспортировки.
Недавно НАД+ стал считаться ценной молекулой в научных исследованиях, поскольку он играет центральную роль в биологических функциях.
Наука уже долгое время исследует выдающуюся эффективность НАД+ у животных, что в свою очередь вдохновило ученых опробовать свои изыскания на людях.
Почему НАД+ играет столь важную роль? Вкратце, этот коэнзим, или молекула-помощник, связывает себя с другими энзимами, помогая запуску важных реакций на молекулярном уровне.
Важно знать, что запасы НАД+ в нашем организме ограничены и с возрастом существенно снижаются.
Однако благодаря научным исследованиям и полученным знаниям сохранение уровня НАД+ и его производство теперь реальны.
Важность НАД+
О важности НАД+ стало известно в 1960-х годах, когда французский ученый Пьер Шамбон открыл при помощи использования ядерного экстракта куриной печени процесс, называемый поли-АДФ-рибозилированием. Это процесс, в ходе которого НАД+ делится на два компонента, один из которых — никотинамид — перерабатывается, а второй — АДФ-рибоза — встречается с белком. Эта исследовательская работа послужила основой для изучения новой области — ПАРП, или поли(АДФ-рибоза)полимеразы. Это группы белков, которые в своей работе и выполнении клеточных функций базируются на НАД+. ПАРП похожи на другую группу белков, называемых сиртуинами, поскольку те и другие функционируют только в присутствии НАД+.
Часто ученые называют сиртуины стражами генома из-за их роли в регуляции клеточного гомеостаза. Гомеостаз — это поддержание клетки в равновесии. Сиртуины — это группа белков; впервые были открыты в 1970-х годах, но их зависимость от НАД+ начали понимать лишь в 1990-х годах. Биолог Массачусетского института Леонард Гуаренте обнаружил, что присутствующий в дрожжах сиртуин СИР2 продлевал срок жизни дрожжей, только если его активировали при помощи НАД+.
Благодаря этому знанию была установлена четкая связь между сиртуинами и обменом веществ. Это в свою очередь навело ученых на мысль о существовании перекрестной коммуникации между биологическими функциями, то есть о том, что обмен веществ неразрывно связан с другими биологическими процессами. Кроме того, это побудило глубже исследовать тему, ранее обделенную вниманием.
Человек получает небольшое количество НАД+ с пищей. Для этого рацион должен состоять из аминокислот и продуктов, содержащих прекурсоры НАД+. НP и НМН являются очень эффективными прекурсорами НАД+. Если представить, что прекурсоры НАД+ — это разные пути, по которым можно попасть в пункт назначения, то НMН можно считать наилучшим маршрутом, чтобы добраться до НАД+.
Часто ученые называют сиртуины стражами генома из-за их роли в регуляции клеточного гомеостаза. Гомеостаз — это поддержание клетки в равновесии. Сиртуины — это группа белков; впервые были открыты в 1970-х годах, но их зависимость от НАД+ начали понимать лишь в 1990-х годах. Биолог Массачусетского института Леонард Гуаренте обнаружил, что присутствующий в дрожжах сиртуин СИР2 продлевал срок жизни дрожжей, только если его активировали при помощи НАД+.
Благодаря этому знанию была установлена четкая связь между сиртуинами и обменом веществ. Это в свою очередь навело ученых на мысль о существовании перекрестной коммуникации между биологическими функциями, то есть о том, что обмен веществ неразрывно связан с другими биологическими процессами. Кроме того, это побудило глубже исследовать тему, ранее обделенную вниманием.
Человек получает небольшое количество НАД+ с пищей. Для этого рацион должен состоять из аминокислот и продуктов, содержащих прекурсоры НАД+. НP и НMН являются очень эффективными прекурсорами НАД+. Если представить, что прекурсоры НАД+ — это разные пути, по которым можно попасть в пункт назначения, то НMН можно считать наилучшим маршрутом, чтобы добраться до НАД+.
Как сиртуины регулируют здоровье клеток при помощи НАД+
Представьте, что ваше тело — это большая организация. В ней работает много людей, которые занимаются самыми разными задачами, но конечная цель одна — заработать прибыль и наиболее эффективно реализовать миссию организации. По аналогии с организацией, в клетках нашего тела тоже много составляющих, которые трудятся над разными задачами и имеют конечную цель — сохранять здоровье и функционировать как можно дольше и эффективнее. Подобно организации, приоритеты которой могут меняться под влиянием внутренних и внешних факторов, клетки тоже могут менять свои приоритеты. Кто-то должен управлять компанией и решать, кому что делать и когда поменять курс. В организации этим занимается исполнительный директор, а в нашем организме на клеточном уровне — сиртуин.
Сиртуины — это семейство из семи белков, каждый из которых играет роль в здоровье клетки. Сиртуины могут функционировать только при наличии НАД+ (никотинамидадениндинуклеотид) — коэнзима, присутствующего во всех живых клетках. НАД+ жизненно важен для клеточного обмена веществ и сотен других биологических процессов. Если сиртуины — это исполнительный директор, то НАД+ — это деньги, которыми платят зарплату исполнительному директору и работникам организации, при этом все остальные расходы держатся под контролем. Как компания не может существовать без денег, так и организм не может функционировать без НАД+. Однако с возрастом уровень НАД+ снижается, что ограничивает и функционирование сиртуинов.
Сиртуины — это белки. Что это значит?
Сиртуины — это семейство белков. В обывательском понимании белок— это питательное вещество, которое содержится в бобах, мясе, протеиновых порошках и т. д., однако в данном случае мы говорим о молекулах, называемых белками, которые выполняют различные функции в клетках нашего тела. Представьте, что белки — это разные отделы организации, каждый из которых занят своей специфической функцией, но при этом координирует свои действия с другими отделами.
Например всем известен белок гемоглобин, относящийся к семейству белков под названием глобины; он отвечает за транспортировку кислорода в крови. Миоглобин — это противоположность гемоглобина, и вместе они образуют семейство глобинов.
В нашем организме около 60 000 семейств белков, то есть много разных отделов. Сиртуины — лишь одно из таких семейств. Но если гемоглобин относится к семейству из двух белков, то в семействе сиртуинов их семь.
Из этих семи сиртуинов три работают в митохондриях клетки, три в ядре и один в цитоплазме; каждый играет разные роли. Основная же роль сиртуинов — удаление ацетильных групп из других белков.
Сиртуины работают с ацетильными группами посредством процесса, называемого деацетилированием. Это означает, что сиртуины находят на молекуле ацетильную группу и удаляют ее, что в свою очередь подготавливает молекулу к ее работе. Один из способов работы сиртуинов — удаление гистонов, биологических белков ацетильной группы.
Гистон — это большой объемный белок, вокруг которого располагается ДНК. Его можно сравнить с новогодней елкой, обвитой гирляндой — в данном случае цепочкой ДНК. Сиртуины деацетилируют гистоны, которые являются частью конденсированной формы ДНК, называемой хроматином. Если у гистона есть ацетильная группа, то хроматин открыт (раскручен).
Если хроматин открыт (раскручен), это значит, что ДНК транскрибируется. Но хроматин не должен оставаться открытым, так как в таком состоянии он уязвим и восприимчив к повреждениям.
Если сиртуины деацетилируют гистоны, то хроматин закрывается, что означает, что экспрессия гена остановлена или приглушена.
О сиртуинах нам известно всего около 20 лет, а их главная функция была открыта в 1990-х годах. Последующие исследования позволили понять их важность и поставить вопросы для дальнейшего изучения.
