哈佛醫學院的科學家做出了一項有趣的研究成果，甚至引起了美國宇航局(NASA)的關注。 發表在頂級學術期刊《科學》(Science) 上的這項研究，可能會在之後發展出一種逆轉衰老並改善DNA修復的藥物，甚至可以幫助NASA將宇航員送往火星。
隨著年齡的增長，細胞修復DNA的能力會下降，從而使得損傷累積，最終導致細胞功能異常。存在於我們體內的一種內源性分子─煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD +）調節著蛋白質與蛋白質之間的交互作用，從而控制了DNA的修復。 用NAD +促進劑─煙酰胺單核苷酸（NMN）來治療小鼠，可提高其修復因輻射暴露和衰老而造成的DNA損傷的能力。 因為宇航員的DNA也會受到宇宙輻射的破壞，而NMN可能會幫助他們將來從飛行任務中恢復過來。
該學術論文的主要作者，哈佛醫學院和新南威爾士大學教授大衛·辛克萊爾 (Prof. David Sinclair) 說：“經過僅僅一週的治療，老年小鼠的細胞與年幼小鼠的細胞之間就找不到差別了。” 。
為了研究這一發現的機制，研究人員深入研究蛋白質與蛋白質之間的交互作用，其中一種蛋白質可以與另一種蛋白質結合，並可能抑製或增強其功能。NAD +可以通過與蛋白質的口袋或區域結合而影響蛋白質與蛋白質的交互作用，從而影響DNA的修復。
這組科學家專門評估了NAD +與乳腺癌1（DBC）中一種稱為“缺失”的蛋白質的結合。 他們發現整個體內都有大量的DBC1，但是其確切功能尚不清楚。 除了與NAD +結合外，DBC1還結合併抑制另一種蛋白質，即（腺苷二磷酸核糖）聚合酶（PARP1），一種重要的DNA修復蛋白。
在小鼠中，NAD +在體內的水平隨著年齡的增長而下降，DBC1越來越多地與PARP1結合，從而通過抑制PARP1而導致DNA損傷積累。 科學家通過使用NMN來恢復NAD +在體內的水平來逆轉這一過程，顯示出NAD +直接調節蛋白質的交互作用。 因此，調節NAD +水平可以潛在地保護人體免受DNA損傷和老化。
研究人員發現，NAD+的促進劑NMN的介入會減少人體內的胚腎細胞中PARP1和DBC1之間的交互作用。 換句話說，通過NMN來增加NAD +的水平會抑制細胞中PARP1-DBC1複合物的形成。 在DBC1水平降低的細胞中，科學家觀察到PARP1活性增加，顯示DBC1抑制了PARP1的功能。
(Li et al., 2017 | Science) 沒有DBC1蛋白，PARP1活性會顯著增加。該圖在左側欄中顯示了具有正常DBC1水平的PARP1活動，而在右側欄中顯示了沒有DBC1的情況。
研究表明，NAD +與DBC1結合併抑制其與PARP1的結合，從而導致PARP1的功能得到增強。 通過NAD +促進劑（如NMN）帶來更高水平的NAD +，可通過提高PARP1活性來提高DNA修復效率。
(Li et al., 2017 | Science) NAD +與DBC1的結合。 該圖顯示了DBC1蛋白質上半部分中的NAD +停靠在NAD +與DBC1結合的位點上。
研究人員說：“這些數據表明NAD +在細胞中具有第三種功能：直接調節蛋白質與蛋白質的交互作用。” “儘管NAD +隨年齡下降的原因尚不清楚，但這項研究提供了一個合理的解釋，說明為什麼DNA修復能力會隨著年齡的增長而下降，並指出通過NMN來補充NAD +是減少化療的副作用、防止輻射暴露並減緩DNA修復能力的一種方法，因為在老化過程中DNA修復能力自然下降。”
參考文獻: Li J, Bonkowski MS, Moniot S, et al. A conserved NAD+ binding pocket that regulates protein-protein interactions during aging. Science. 2017;355(6331):1312-1317. doi:10.1126/science.aad8242
引用文獻: University of New South Wales. (2017, March 23). Scientists unveil a giant leap for anti-aging. ScienceDaily. Retrieved June 25, 2020 from www.sciencedaily.com/releases/2017/03/170323141340.htm
文章來源: https://www.nmn.com/news/nad-regulates-protein-interactions-that-may-protect-the-cell-from-dna-damage