2 / 2015 / vol. 4
Kosmetologia Estetyczna
147
artykuł naukowy
Kosmetologia Estetyczna
N
przez metaboliczne, a kończąc na chorobach neurode-
generacyjnych. Dowiedziono, że podobne zmiany jak
w komórkach starych obserwowane są także w komór-
kach nowotworowych, gdzie spadek metylacji DNA
powoduje niestabilność materiału genetycznego, wzro-
stu liczby mutacji, co może inicjować karcenogenezę.
Zainteresowanie epigenetyczną regulacją transkrypcji
wynika nie tylko z przyczyn poznawczych, ale także
z poszukiwania nowych rodzajów terapii. Tym bardziej
że inaktywacja niektórych genów w wyniku zmian
epigenetycznych jest procesem odwracalnym.
Jedynie niektóre geny ulegają stałej ekspresji. Są to tzw.
housekeeping genes, warunkujące podstawowe funkcje
życiowe. Transkrypcja pozostałych genów jest regulowa-
na m.in. na drodze acetylacji i deacetylacji białek histono-
wych oraz metylacji DNA. Oba mechanizmy wpływają
na strukturę chromatyny (rys. 1). Zmetylowane cytozyny
(jedna z zasad azotowych budujących DNA) są rozpozna-
wane przez grupę białek (MBDs) wiążących odpowiednie
deacetylazy. Następująca w tym miejscu deacetylacja
histonów powoduje utworzenie się zbitej, nieaktywnej
struktury chromatyny. Zmetylowanie nukleotydu unie-
możliwia także przyłączenie się do niego czynników
transkrypcyjnych. Taka modyfikacja zmniejsza również
ekspresję genów wirusowych i innych szkodliwych ele-
mentówwłączonych do genomu gospodarza.
Białka histonowe leżą u podstaw wielu procesów dzie-
dziczenia epigenetycznego. Mogą one ulegać modyfika-
cjom posttranslacyjnym, polegającym na przyłączeniu
różnych dodatkowych cząsteczek lub grup funkcyjnych
(takich jak grupa metylowa, acetylowa, fosforanowa, biał-
ko ubikwityna) do aminokwasów: lizyny i argininy. Mody-
fikacje takie mogą być sygnałem dla białek przebudowują-
cych chromatynę. Chromatyna może być kondensowana
(heterochromatynizacja) w miejscu, gdzie występuje taka
modyfikacja, co zatrzymuje ekspresję genów. Przykładem
może być metylacja histonu H3 na dziewiątym amino-
kwasie (lizyna), która u wielu organizmów powoduje
zmniejszenie ekspresji genów. Znane są modyfikacje histo-
nów prowadzące do rozluźnienia struktury chromatyny
i zwiększenia poziomu ekspresji genów. Warto zauważyć,
że wpływ modyfikacji posttranslacyjnych histonów na
stopień kondensacji chromatyny i ekspresję genów nie
zależy tylko od rodzaju modyfikacji (metylacja, acetylacja,
fosforylacja itp.), ale także od miejsca wystąpienia takiej
modyfikacji na białku histonowym. Metylacja lizyny 9 hi-
stonu H3 może wywoływać zupełnie inny efekt niż mety-
lacja lizyny 4. Jedna cząsteczka histonu może być modyfi-
kowana wwielu miejscach. Istotne znaczenie epigenetyki
w starzeniu się organizmów oraz w procesie starzenia
komórkowego potwierdzają również badania dotyczące
białek z rodziny sirtuin. SIRT deacetylują m.in. histony,
głównie H3 i H4 (reszty lizyny w obrębie N-terminalnych
domen histonów). Wpływa to na
zwiększenie stopnia pofałdowa-
nia tych białek, które przyjmują
bardziej zwartą strukturę. Na-
stępstwem tego staje się bardziej
zbita struktura chromatyny, re-
gionalnie niedostępna dla aparatu
transkrypcyjnego, przez co mogą
wpływać na hamowanie ekspre-
sji różnych genów.
Wspomniane reprogramowa-
nie epigenetyczne jest definio-
wane jako proces modyfikacji
aktywności genów, pozwalający na cofnięcie komórek do
wcześniejszego etapu rozwoju. Polega na modyfikacji tzw.
epigenomu – zestawu cząsteczek związków chemicznych
(np. grup metylowych) „przyczepionych” do nici DNA
i zmieniających aktywność poszczególnych genów. Repro-
gramowanie („wyczyszczenie” tych zmian nakumulowa-
nych w genomie wmiarę rozwoju organizmu, a także pod
wpływem czynników środowiskowych, np. toksyn) spra-
wia, że jądro znów zaczyna działać jak na wcześniejszym
etapie rozwoju, np. pluripotencjalnej komórki macierzystej.
Reprogramowanie jest zatem związane z takim regulowa-
niem substancji biorących udział w modyfikacjach epige-
netycznych, bymożliwe stało się wpływanie wukierunko-
wany i kontrolowany sposób na różne procesy biologiczne.
W przypadku elementu eliksiru długowieczności, za jaki
uważane są sirtuiny, taki scenariusz samoodmładzania się
komórek już wydaje się możliwy. Przynajmniej częściowo
i lokalnie, zgodnie z dzisiejszą wiedzą na ten temat.
|
|
MODULOWANIE AKTYWNOŚCI SIRTUIN
Z licznych badań naukowych wynika, że poza wieloma
procesami zależnymi od sirtuin, warunkującymi home-
ostazę i prawidłowe funkcjonowanie organizmu, stano-
wią one element stabilnego ewolucyjnie mechanizmu
genetycznej kontroli starzenia, uruchamianego i promu-
jącego przeżycie organizmów w niekorzystnych warun-
kach środowiska. Sirtuiny są aktywne, dopóki komórki
skóry są młode. Wtedy proces podziałów komórkowych
odbywa się prawidłowo, a tworzenie nowych i zamiera-
nie starszych komórek pozostaje w równowadze.
Z biegiem lat pojawia się chronostarzenie pod wpły-
wem czynników zewnętrznych i wewnętrznych, podzia-
ły komórkowe zaczynają zwalniać. Cera zaczyna wyglą-
dać na zmęczoną, traci jędrność, pojawiają się zmarszczki.
Mobilizowanie sirtuin do aktywności opóźnia niekorzyst-
ne zmiany w strukturach włókien kolagenu i elastyny,
zapewnia silne działanie ochronne wobec wolnych rod-
ników. A nic tak nie utrzymuje gładkiej skóry, jak dobrze
uporządkowana warstwa kolagenowo-elastynowa skóry
właściwej, dobre nawilżenie i zdolność skóry do walki
Rys. 1
Działanie sirtuin prowadzące do zmiany struktury
chromatyny
Źródło:
biotechnologia.pl
