Modularea sirtuinelor: o strategie promițătoare pentru tulburările neurocognitive asociate cu HIV Partea 2

Interesant, Campestrini et al. [23] a constatat că nivelurile de ARNm ale Bcl-2 au fost reglate în sus după 72 de ore de linie celulară de limfocite T umane tratate cu Tat (Jurkat). Cu toate acestea, au folosit HIVTat clada C, care are o schimbare R57S în comparație cu clada B și interferează cu absorbția celulară a Tat [50].

Limfocitele sunt una dintre celulele imune importante din corpul uman, responsabile de combaterea invaziei diferitelor virusuri si bacterii. Memoria umană este capacitatea creierului uman de a-și aminti și de a-și aminti informații. Cei doi nu au legătură? Există o anumită legătură între limfocite și memorie.

Studiile au arătat că atunci când trăim anumite evenimente sau suntem expuși la anumiți stimuli, sistemul imunitar va iniția o serie de reacții, inclusiv activitatea limfocitelor. În acest proces, limfocitele produc substanțe numite citokine, care pot afecta activitatea sistemului nervos. Aceasta înseamnă că activitatea limfocitelor poate promova conexiunea dintre neuronii din corpul uman și poate îmbunătăți stocarea și amintirea memoriei.

În plus, limfocitele T din limfocite pot participa direct la apărarea imună a creierului pentru a preveni invadarea agenților patogeni și provocarea de reacții inflamatorii. Acest efect protector este de mare importanță pentru sănătatea creierului uman și pentru menținerea memoriei. După expunerea repetată la același agent patogen, limfocitele T vor forma treptat amintiri, astfel încât data viitoare când este întâlnit agentul patogen, corpul uman poate răspunde mai rapid la sistemul imunitar, reducând astfel probabilitatea de infecție.

Prin urmare, protejarea sănătății limfocitelor și menținerea funcției normale a sistemului imunitar poate menține bine apărarea imunitară a organismului, menține sănătatea fizică și, mai important, poate îmbunătăți memoria. Mâncarea sănătoasă, somnul suficient, întărirea exercițiilor fizice și menținerea unei dispoziții fericite sunt toate modalități de a îmbunătăți limfocitele și memoria. Asigurați-vă că mențineți o atitudine pozitivă și mențineți corpul, creierul și sistemul imunitar în stare bună. Se poate observa că trebuie să îmbunătățim memoria, iar Cistanche poate îmbunătăți semnificativ memoria deoarece Cistanche are efecte antioxidante, antiinflamatorii și anti-îmbătrânire, care pot ajuta la reducerea oxidarii și a reacțiilor inflamatorii din creier, protejând astfel sănătatea sistemul nervos. În plus, Cistanche poate promova, de asemenea, creșterea și repararea celulelor nervoase, sporind astfel conectivitatea și funcția rețelelor neuronale. Aceste efecte pot ajuta la îmbunătățirea memoriei, a capacității de învățare și a vitezei de gândire și pot preveni, de asemenea, apariția disfuncțiilor cognitive și a bolilor neurodegenerative.

Faceți clic pe cunoașteți modalități de îmbunătățire a funcției creierului

În plus, mai multe rapoarte au sugerat diferențe în efectele celulare între cladele B și C, ultima fiind mai puțin neurotoxică [72]. Prin urmare, se sugerează deteriorarea mitocondrială parțială sau un MOMP incomplet în care mitocondriile nedeteriorate arată niveluri ridicate de BCL-2 [54], dar sunt necesare studii suplimentare pentru a confirma această ipoteză.

În schimb, stresul ER este observat în calea apoptotică intrinsecă, care derivă într-o UPR [23]. ER este cunoscut în mare parte pentru funcțiile sale de trafic de proteine, pliere și maturare.

Stresul ER este dobândit atunci când un stimul provoacă o alterare a procesului funcțional al proteinelor, ducând la proteine ​​desfăcute sau pliate greșit. Pentru a contracara funcționarea defectuoasă, ER declanșează UPR în cazul în care cascadele de semnalizare sunt activate pentru a reconfigura producția de proteine ​​în amonte, translocarea proteinei în ER și autofagia, pentru a restabili proteostaza sau inducereapoptoza dacă nu este atinsă homeostazia ER.

Căile implicate în UPR sunt conduse de proteinele membranare ER PERK, IRE1a și ATF6a. PERK fosforilează subunitatea factorului 2 de inițiere a traducerii eucariotice (eIF2), astfel încât sinteza proteinelor și afluxul de proteine ​​​​desfăcute pot fi reduse.

eIF2 induce translația ARNm ATF4, care stimulează expresia genică a proteinelor necesare pentru echilibrul de reducere-oxidare; autofagie; și apoptoză, cum ar fi CCAAT/proteina omoloagă a proteinei de legare a intensificatorului (CHOP), stoparea creșterii și proteina inductibilă de deteriorare a ADN-ului (GADD34).

CHOP reglează GADD34, care în același timp modulează receptorul morții 5 (DR5), care recrutează caspaza 8 pentru activarea mediată de clivaj a BID, una dintre proteinele pro-apoptotice din calea mitocondrială discutată mai sus [73].

O altă cale de semnalizare este cea reglată de disocierea IRE1 de GRP78 și activarea activității sale RNază. Apoi, IRE1 vizează mARN-ul X-box-bindingprotein 1 (XBP1), eliminând un 26-intron nucleotidic care permite exprimarea formei activate a XBP1.

Această proteină este o suprareglare a altor gene legate de plierea, secreția și eliminarea proteinelor pliate greșit. În plus, IRE1 poate suferi un proces numit dezintegrare dependentă de IRE1-reglementată (RIDD), în care ARNm sunt degradate, inclusiv DR5, un mecanism anti-apoptotic. Cu toate acestea, condițiile de stres prelungit reduc eficacitatea RIDD, provocând moartea celulelor.

În cele din urmă, cascada ATF6 începe cu transportul său către aparatul Golgi și clivaj pentru a elibera un fragment numit ATFp50, care se translocă în nucleu și induce expresia genei într-un mod similar cu XBP1, dar cu diferența că ATFp50 modulează și biogeneza aparatului Golgi [73].

În acest context, s-a raportat că stresul ER indus de Tat duce la activarea răspunsului proteic desfășurat (UPR) identificată prin creșterea expresiei genice a IRE1, PERK și ATF6 și, în același timp, au fost observate semnături ale disfuncției mitocondriale mediate de pierdere. a potențialului membranei mitocondriale și a activării caspazei 12 și caspazei 3 [23].

În plus, în creierul uman, celulele endoteliale microvasculare efectele expunerii la Tat includ niveluri crescute de proteine ​​ale IRE1, PERK, ATF6 și Bip/GRP78, ceea ce a dus la creșterea ROS [70].

Celulele suferă de creșterea afluxului de Ca2+ prin interacțiunea Tat cu receptorul N-metil-Daspartat (NMDAR) [63]. Cu toate acestea, strategiile de blocare a acestui receptor nu au reușit să atenueze HAND [74], ceea ce indică faptul că Tat folosește alte căi pentru a perturba homeostazia Ca2+. Ca2+ este stocat în ER în condiții normale, iar eliberarea sa este modulată de diferiți stimuli.

Recent, dovezile au indicat că atât ER, cât și mitocondriile se interconectează printr-un complex cunoscut sub numele de membrane ER asociate mitocondriilor, unde au loc procese celulare, inclusiv transportul Ca2+ și inducerea la moartea celulară în timpul stresului celular pe termen lung [75].

Semnalizarea Ca2+ este cea mai recunoscută interacțiune între aceste două organite, cu asistența receptorilor IP3 [76]. Comunicarea ER-mitocondrie pare a fi o buclă de feedback.

Creșterea nivelului citosolic de Ca2+ din cauza eliberării mediate de stresul ER provoacă perturbarea potențialului membranei mitocondriale, determinând o creștere a producției de ROS. Stresul ER poate fi indus de un proces afectat de maturare a proteinelor declanșat de niveluri ridicate de mtROS.

În plus, absorbția mitocondrială de Ca{0}} induce deschiderea porului de tranziție a permeabilității (mPTP) și eliberarea citocromului c, care determină activarea caspazelor [75], ceea ce înseamnă că semnalizarea Ca2+ între ER și mitocondrii reglează respirația celulară. Prin urmare, o creștere a concentrației citoplasmatice de Ca2+ ar putea duce la dispariția celulelor.

Observațiile în neuronii hipocampali de șobolan embrionar expuși la Tat au arătat o creștere a absorbției citosolice de Ca2+ și mitocondriale, care provoacă depolarizarea membranei și moartea celulelor [64].

Creșterea intracelulară a Ca2++ indusă de Tat este caracterizată printr-o etapă tranzitorie inițială mediată de IP3- și o a doua perioadă prelungită mediată de NMDARsin neuronii creierului uman fetal [77] și potențialul receptor tranzitoriu de canal canonic de șobolan neuronii Nacc [77] 74] care duce la moartea celulelor.

Aceste descoperiri confirmă faptul că Tat are un impact asupra comunicării mitocondrie-ER prin dereglarea homeostaziei Ca2+ și dezechilibrul proteinelor pro și anti-apoptotice, ducând la disfuncția mitocondrială, care la rândul său provoacă apoptoza.

După cum sa menționat anterior, au fost efectuate studii clinice pentru a aborda dereglarea Ca2+ mediată de Tat folosind antagoniști NMDAR fără rezultate semnificative care să atenueze progresia MÂNULUI [74]. Motivul din spatele acestor rezultate ar putea fi faptul că dereglarea calciului este doar unul dintre efectele mediate de Tat, care este cauzat de evenimente multiple din amonte.

Prin urmare, o strategie ar putea fi abordarea unui eveniment în care majoritatea căilor perturbate converg și sunt cheia neurodegenerării, cum ar fi disfuncția mitocondrială, și de a aborda moleculele sale regulatoare, cum ar fi sirtuinele.

5. Sirtuine

Sirtuina 1–7 face parte dintr-o familie de proteine ​​de clasa III histon deacetilaze. Toate SIRT sunt enzime dependente de NAD+-și participă la o varietate de evenimente celulare, cum ar fi expresia genelor, repararea ADN-ului și îmbătrânirea [78].

Ele prezintă o diversitate de funcții și distribuție celulară din cauza diferențelor structurale în N- și C-terminal. Nucleul catalitic conservat al SIRT-urilor are două subdomenii: un domeniu Rossmann-fold și un domeniu de legare a zincului.

Substraturile și NAD+ se leagă de fisura activă dintre cele două subdomenii. Interacțiunea dintre miezul catalitic, substrat și NAD+ induce o schimbare conformațională care duce la închiderea activă a fisurii [79].

Activitatea catalitică bine caracterizată este deacetilarea lizinei, dar mai multe experimente au concluzionat că SIRT5 poate elimina și grupările succinil și malonil și că SIRT4 este o ADP-riboziltransferază [80].SIRT1 și SIRT2 se găsesc în nucleu și citoplasmă, în timp ce SIRT3 este localizat în principal în mitocondri. . Într-adevăr, acest lucru ajută la limitarea substraturilor lor, deoarece SIRT-urile nu au arătat preferințe în secvența proteinelor.

Cu toate acestea, reziduul de acetilizină trebuie să fie într-un elice bucle pentru a fi accesibil reacției de deacetilare [80]. În ciuda specificității aparente pentru substrat a SIRT, s-a dezvăluit că numai SIRT1, SIRT2 și SIRT3 pot deacetilaTat [31], ceea ce demonstrează o interacțiune directă care ar putea duce la modificări ale funcției acestor SIRT față de alte substraturi.

Prin urmare, în această revizuire, acordăm atenție doar celor trei molecule menționate mai sus, iar căile reglate de SIRT sunt prezentate în Figura 2.

5.1. Sirtuinele în bolile neurodegenerative

Sirtuinele 1-7 sunt exprimate în creier în grade diferite. SIRT1 și SIRT2 sunt cele mai frecvente în acest țesut, dar SIRT1 este foarte exprimat în neuroni, în timp ce SIRT2 este abundent în oligodendrocite.

Sirtuinele 3-5 este al doilea grup care se găsește în creier, iar cele mai puțin frecvente sunt SIRT6-7. SIRT1 este localizat predominant la nucleu, iar SIRT2 este distribuit în citoplasmă, în timp ce SIRT3 este de preferință abundentă în mitocondrii, dar cu unele izoforme fiind în citoplasmă și nucleu [81]. Expresia SIRT diferă în funcție de zonele creierului, vârstă și condițiile patologice și a fost legată de tulburări neurodegenerative, cum ar fi PD și AD.

Patogenia PD este caracterizată prin agregarea -sinucleinei, care poate fi redusă în modelele PD ale creierului de șoarece din cauza supraexpresiei SIRT1 [82]. Cu toate acestea, inhibarea SIRT2 atenuează -sinucleintoxicitatea în celulele neurogliomului uman [83].

Pe de altă parte, expresia SIRT1, SIRT3 și SIRT6 sunt reduse în creierul pacienților cu AD [84]. Mai mult, concentrațiile de proteine ​​SIRT1 [85] și SIRT3 [86] sunt reduse în cortexul cerebral al indivizilor cu AD. Atât dereglarea SIRT1, cât și SIRT3 au fost legate de performanța cognitivă [85,87].

5.2. SIRT1

SIRT1 participă la mai multe procese celulare, inclusiv metabolismul celular, repararea ADN-ului, biogeneza mitocondrială, apoptoza [88,89], sistemul de sincronizare circadian [90], tăcere a genei prin interacțiunea cu ADN metiltransferaza 1 [91], formarea heterocromatinei [92], celula progresia ciclului [93] și răspunsul la stres oxidativ [94].

Datorită interacțiunilor cu numeroase molecule, SIRT1 a atras atenția pentru rolul său în multe boli, inclusiv cancer [95], diabet de tip 2 [96] și tulburări neurodegenerative [97,98].

5.2.1. SIRT1 în ER Stres și UPR

Recent, descoperirile au arătat că SIRT1 joacă un rol intrinsec în reglarea căii apoptotice a mitocondriilor de stres ER [27,99,100]. În condrocitele primare, inhibarea farmacologică și genetică a SIRT1 duce la creșterea PERK fosforilată și la proteinele din aval, cum ar fi eIF-2 și CHOP [27]. În mod similar, în celulele cardiace, epuizarea SIRT1 crește nivelurile proteice ale eIF-2 fosforilate, ATF4, GADD34 și CHOP [99].

However, overexpression or activation of this sirtuin causes abrogation of cell death in bothstudies. Additionally, an increase in acetylated forms of both PERK [27] and eIF-2 [99] wasobserved. Nevertheless, Ghosh et al. [100] a raportat că, chiar și fără stimul de stres ER, epuizarea SIRT1 este implicată în activarea ramurilor UPR PERK prin reglarea nivelurilor de eIF -2 fosforilate; În plus, au găsit dovezi ale interacțiunii fizice între SIRT1, CHOP și GADD34 [100] care a fost confirmată ulterior prin dovezi care arată formarea de SIRT1/GADD34/PP1/EIF -2 complexă și nucleară de translocare SIRT1 tocitoplasm, tocitoplasm,, tocitoplasm,, tocitoplasm, nucleare, tocitoplasmă,, which leads to GADD34-mediated dephosphorylation/deacetylation of eIF-2 and dephosphorylation of SIRT1 [101]. Collectively, this information indicates that SIRT1can act as a regulator of apoptosis; hence, the complex GADD34/PP1 is a repressor ofeIF-2 , leading to the restoration of ER function when cellular stress has been solved [73].

Moreover, it has been suggested that the role of SIRT1 in cell proliferation is mediated byits location [102], which is also dependent on the cell type [103]. However, it is neededto elude the mechanisms that cell types use against different types of stressors and thecompensatory responses that are activated.

5.2.2. SIRT1 și disfuncția mitocondrială

Disfuncția mitocondriilor rezultă din perturbarea funcțiilor lor metabolice și energetice, precum și dereglarea evenimentelor de control al calității, inclusiv fuziunea organelelor, biogeneza mitocondrială și mitofagia.

The dynamics between fusionand fission are essential for cell adaptation and organelle distribution upon several conditions, such as mitophagy and mitochondria biogenesis [104]. SIRT1 regulates mitochondrialbiogenesis through several deacetylation reactions. 

Serina/treonin-protein kinazaSTK11(LKB1) este activată de SIRT1, conducând la fosforilarea protein kinazei activate de AMP (AMPK). Ulterior, FOXO3 este fosforilat și deacetilat de SIRT1 pentru a promova transcripția PGC1, care induce transcripția factorilor de transcripție nucleari (Nrf1-2) ​​și a factorului de transcripție A (TFAM), care este legat de replicarea și transcripția ADNmt [28].

Paradoxal, SIRT1 a fost legat de mitofagie, dar mecanismele detaliate sunt încă în curs de determinare. Unele studii au arătat că activatori precum resveratrolul (RV) și SRT1720 induc mitofagia prin inducerea transcripțională a acetilării mediate de PINK1 prin FOXO3 SIRT1-[105,106].

În plus, SIRT1 este necesar pentru fragmentarea mitocondrială prin acțiunea asupra citoscheletului în contextul dereglării Ca2+[107]. Aceste descoperiri susțin faptul că SIRT1 este un modulator cheie în disfuncția mitocondrială.

5.2.3. SIRT1 and Tat

În infecția cu HIV, SIRT1 este necesar pentru deacetilarea Tat Lys50, deoarece formarea complexului de element responsiv cu acțiune trans Tat (TAR) are loc numai în forma sa neacetilată, dar acetilarea Tat este necesară pentru a continua cu transcripția.

Odată ce procesul este finalizat, aceleași molecule Tat pot fi reciclate prin deacetilare SIRT1-pentru a iniția un alt complex TAR [31,108]. Interesant este că interacțiunea SIRT1-Tat este independentă de starea de acetilare Tat [31], ceea ce sugerează că inhibarea SIRT1 indusă de Tat are loc atunci când reciclarea Tat nu mai este necesară [108].

Cu toate acestea, este de remarcat faptul că inhibarea SIRT1 indusă de Tat duce la hiperactivarea celulelor T [30]. Fiind un jucător central în mai multe procese celulare, inhibarea SIRT1 mediată de Tat ar putea fi implicată în dereglarea celulelor care, la rândul său, provoacă pierderea neuronală. Prin urmare, activarea acestei sirtuine ar trebui luată în considerare pentru a aborda MÂNĂ.

5.3. SIRT2

Deși concentrațiile SIRT2 sunt mai mari în citosol, în timpul ciclului celular G2/Mtranziție, acestea sunt translocate în nucleu, unde reglează metilarea H4K20 prin deacetilarea histonei H4K16, care este cheia în compactarea cromozomilor [109].

În mod paradoxal, există dovezi ale perturbării proliferării celulare și ale opririi ciclului celular în supraexprimarea celulelor de cancer pulmonar SIRT2 [110]. În citoplasmă, SIRT2 interacționează cu tubulina, care face parte din citoschelet. Nivelurile de acetilare se corelează cu stabilitatea microtubulilor, iar în celulele granulare cerebeloase supraexprimate SIRT2-la șoarecilor cu degenerare lentă Walleriană, s-a observat întrerupere a hiperacetilării și rezistență la degenerarea axonală [111].

Cu toate acestea, s-a constatat că SIRT 2-/- șoarecii provoacă daune axonale însoțite de glutathinelevele scăzute reduse ATP, a redus concentrația de mtDNA și a dus la o exprimare ridicată a SIRT1 în comparație cu tipul sălbatic [112], însemnând perturbarea homeostazei mitocondriei.

În conformitate cu aceste rezultate, Liu et al. [113]. a observat că în celulele de șoareci SIRT2-/- striatum, mai multe proteine ​​mitocondriale au niveluri de acetilare mai mari decât WT, inclusiv cele implicate în producerea de energie. Posibilitatea ca SIRT2 să acționeze în mitocondrii a fost, de asemenea, confirmată în același grup, deoarece SIRT2 ar putea fi localizat în mitocondriile creierului de șoareci Wt și fibroblastele embrionare murine [113].

În plus, cortexul șoarecilor SIRT2-/- a dezvăluit că epuizarea acestei sirtuine determină modificarea dimensiunii mitocondriale, niveluri crescute de PGC1 facetilat și reglarea în jos a expresiei genelor legate de fuziunea mitocondrială Mfn1, Mnf2 și Opa1 [113]. În schimb, în ​​condiții de stres, celulele HepG2SIRT2-Wt au scăzut DRP1; între timp, celulele SIRT2-inactivate catalitic nu au [114].

În contextul stresului oxidativ, supraexpresia SIRT2 crește viabilitatea celulară și induce expresia SOD2 mediată de FOXO3a în celulele neuroblastomului [115]. Pe de altă parte, SIRT2-/- MF-urile au arătat o creștere a ROS și a proteinelor reglatoare cheie a mitofagiei, PINK1 și parkin, precum și LC3B, un producător pentru afectarea clearance-ului mitocondrial deteriorat [113].

The neuroprotective effects discrepancies of SIRT2, which might be theconsequence of the several compensatory responses the cell takes under different stimuli.Nonetheless, the role of SIRT2 in mitochondrial homeostasis is notable. 

Faptul că Tat interacționează fizic cu această sirtuină și că un marker al neurotoxicității induse de Tat este o disfuncție mitocondrială ne poate determina să presupunem o posibilă modulare în același mod ca SIRT1. Prin urmare, investigațiile viitoare sunt necesare pentru a descifra relația dintre SIRT2 și Tat.

For more information:1950477648nn@gmail.com