Estudi del dany oxidatiu en proteïnes i efecte de la restricció calòrica en l'envelliment de saccharomyces cerevisiae

Resumen

S. cerevisiae és un organisme unicel·lular on s'hi han descrit dos tipus d'envelliment, el cronològic i el replicatiu. L'envelliment cronològic es defineix com la capacitat d'un cultiu de mantenir la seva viabilitat al llarg del temps i s'utilitza com a model senzill d'estudi d'envelliment en teixits post-mitítics. L'envelliment replicatiu es defineix com el nombre de cèl·lules filles que una cèl·lula mare verge pot generar al llarg de la seva vida i es utilitzat com a model d'estudi de l'envelliment en teixits mitíticament actius.La teoria de l'estrés oxidatiu aplicada a l'envelliment proposa que les espèciesreactives de l'oxigen (ROS) provoquen un dany progressiu que afecta a DNA, lípids iproteïnes i que té com a resultat el deteriorament cel·lular que caracteritza l'envelliment. Entre les modificacions oxidatives que tenen lloc en proteïnes, la formació de grups carbonil és una de les més estudiades. Es tracta d'una alteració del'estructura química de tipus irreversible i s'ha descrit que la seva presència augmentaamb l'edat en diversos tipus cel·lulars. En aquest treball s'ha utilitzat una aproximacióproteímica per estudiar l'oxidació de les proteïnes del llevat durant l'envelliment. Coma marcador de dany oxidatiu s'ha utilitzat la formació de grups carbonil. Els resultatsindiquen un increment progressiu de dany oxidatiu durant l'envelliment cronològic i replicatiu. En ambdós casos, aquest dany és previngut per la restricció calòrica, l'única intervenció coneguda capaç d'augmentar la longevitat en tots els organismes estudiats. A més, s'han identificat les principals dianes d'oxidació proteica en ambdóstipus d'envelliment que corresponen a proteïnes de resistència a estrés i proteïnes delmetabolisme energètic. Per estudiar amb profunditat l'efecte del dany oxidatiu enl'envelliment s'han construït soques amb una còpia addicional de gens d'aquestes proteïnes, la qual cosa ha portat a identificar la soca 2xADH1 com més longeva.Adh1 és una alcohol deshidrogenasa que catalitza l'últim pas de la fermentació de la glucosa en llevat. En aquesta reacció la reducció de l'acetaldehid a etanol va ssociada a l'oxidació del NADH regenerant el coenzim NAD+. Sir2 és una histona desacetilasa dependent de NAD+ que juga un paper clau en la regulació de l'envelliment replicatiu del S. cerevisiae. Els resultats assenyalen que un augment de l'activitat Adh1 augmenta el rítio NAD+/NADH i l'activitat de Sir2 promovent l'increment de la longevitat replicativa. D'altra banda, l'augment d'expressió d'Adh1 genera un augment en la taxa de respiració mitocondrial i un augment de les ROS intracel·lulars que porta a la inducció de les defenses antioxidants. Aquest fet permetque la soca 2xADH1 sigui més resistent a un tractament amb H2O2 i presenti unamajor longevitat cronològica. Tant els fenòmens que incrementen la longevitat replicativa com la cronològica semblen estar connectats ja que s'ha vist que un tractament amb H2O2 indueix l'expressió de Sir2. A més, la deleció de SIR2 suprimeix les diferències de resistència a estrés. Aquestes dades fan pensar en una possible viad'inducció dels sistemes antioxidants on la proteïna nuclear Sir2 tingui un paper clau id'altra banda posa en evidència el fet que el manteniment de l'activitat d'enzims queparticipen en l'equilibri NAD+/NADH afectarà l'envelliment replicatiu i el cronològic.