Zapraszamy do zapoznania się z najnowszym artykułem badawczym opublikowanym w Toxicology and Applied Pharmacology przez z naukowców z Wydziału Biotechnologii Collegium Medicum UR pt „Aminooxyacetic acid up-regulates the Cry1 and Bmal1 clock gene in a sirtuin 1 dependent manner. In vitro study”

W obliczu wzrastającej świadomości dotyczącej negatywnych skutków wynikających z zaburzenia funkcji zegara okołodobowego niezwykle istotne staje się zidentyfikowanie czynników, które mogą zakłócać czasową organizację funkcji i hierarchii fizjologicznych. Zasadniczo wszystko, co pozwala na ustanowienie czasowego porządku organizacyjnego w organizmach, jeśli jest obecne lub stosowane w nadmiarze lub niedoborze lub w nieodpowiednich momentach, może ten porządek zaburzać.

            Niniejsza publikacja jest efektem kontynuacji badań prowadzonych pod kierunkiem Pani Dr Marii Romerowicz-Misielak dotyczących roli siarkowodoru, gazowej cząsteczki sygnałowej, w regulacji rytmu okołodobowego. Część białek wchodzących w skład głównego mechanizmu zegarowego jest wyposażonych w domenę Per-Arnt-Sim (PAS), niezbędną do dimeryzacji, oraz domenę typu helisa-pętla-helisa, potrzebną do wiązania DNA. Domena PAS posiada zdolność wiązania hemu (Fe(II)), co prawdopodobnie uwrażliwia te białka na działanie tlenku azotu (NO), tlenku węgla (CO) i siarkowodoru (H2S), tworząc z nich czujniki regulowane gazem, zaangażowane w transkrypcyjną regulację kontroli rytmu okołodobowego.

            Kwas aminooxyoctowy (AOAA) jest szeroko stosowany między innymi w biologii H2S, jako farmakologiczny inhibitor aktywności enzymów odpowiedzialnych za syntezę tej gazowej cząsteczki w komórce, syntazy cystationiny-β (CBS) i cystationiny-γ-lazy (CSE). Jest on również inhibitorem wielu dodatkowych enzymów zależnych od fosforanu pirydoksalu, hamując w ten sposób między innymi syntezę GABA, którego rola w regulacji zegara okołodobowego jest nadal niejasna.

            Znaczenie badań wyjaśnia kierowniczka badań Pani Dr Romerowicz-Misielak: „W naszych wcześniejszych badaniach wykazaliśmy, że kwas aminooksyoctowy wpływa na wzrost ogólnego poziomu ekspresji genów zegara okołodobowego. Biorąc pod uwagę szerokie spektrum aktywności AOAA, w badaniach przedstawionych w niniejszej publikacji wykorzystaliśmy dwa różne podejścia do modulowania funkcji białek CSE i CBS, farmakologiczną inhibicję (AOAA) i genetyczne wyciszanie (siRNA). Chociaż w obu przypadkach celem było wyciszenie aktywności tych samych białek odpowiedzialnych za syntezę H2S, poziom ekspresji Cry1 i Bmal1, był różny w zależności od zastosowanej metody. Ponieważ kwas aminooksyoctowy jest inhibitorem enzymatycznym o szerokim spektrum działania, założyliśmy, że odpowiedź genów zegara spowodowana ekspozycją na AOAA wydaje się być niezwiązane z hamowaniem aktywności syntazy cystationiny-β i cystationiny-γ-lazy.  Swoją uwagę skupiliśmy na sirtuinie 1, zależnej od NAD deacetylazie histonowej (SIRT1), która w świetle ostatnich badań może być krytycznym czujnikiem H2S, łączącym metabolizm komórkowy i ekspresję genów zegara. W dalszych badaniach wykazaliśmy, że kwas aminooksyoctowy skutecznie hamuje transkrypcję i syntezę SIRT1, co biorąc pod uwagę plejotropowy wpływ sirtuiny 1 na liczne szlaki metaboliczne, może mieć szereg dodatkowych implikacji. Wykazaliśmy również, że AOAA przyczynia się do zwiększenia ekspresji CRY1 i BMAL1 w komórkach. Działanie to było niezwiązane z hamowaniem aktywności syntazy cystationiny-β i cystationiny-γ-lazy co wskazuje na istnienie innego szlaku lub szlaków, poprzez które AOAA może wpływać na aktywność SIRT1 w regulacji genów zegara. Biorąc pod uwagę ogromne znaczenie zegara okołodobowego w regulacji cyklicznych funkcji komórek, niezwykle ważne jest zrozumienie mechanizmów, które kontrolują i modulują te cykliczne zmiany oraz identyfikacja czynników, które mogą je zakłócać.”

Maria RM, Katarzyna K, Sławomir N, Renata WN, Klaudia Ł. Aminooxyacetic acid up-regulates the Cry1 and Bmal1 clock gene in a sirtuin 1 dependent manner. In vitro study. Toxicol Appl Pharmacol. 2025 Apr 8:117338. doi: 10.1016/j.taap.2025.117338.