DNA损伤原因主要有两点,即内源性因素和外源性因素。内源性因素:细胞正常代谢过程会产生损伤,如活性氧物质,它是有氧代谢的副产物,包括超氧阴离子、过氧化氢等,这些物质能攻击DNA,造成碱基损伤、单链或双链断裂。而且,DNA复制过程中也可能出现错误,例如DNA聚合酶偶尔会错误地插入碱基。外源性因素:外界环境因素也会损伤DNA。比如紫外线辐射,会使相邻的嘧啶碱基形成嘧啶二聚体,破坏DNA的正常结构;电离辐射能量更高,可直接导致DNA单链或双链断裂。化学物质如烷化剂,能将烷基加到DNA碱基上,改变碱基的化学结构,导致DNA复制和转录出现问题。
DNA修复是指细胞中对DNA损伤进行纠正的一系列复杂过程。DNA修复机制对维持基因组的稳定性和细胞的正常功能尤为重要,一旦这些机制出现故障,就可能导致基因突变、细胞损伤、衰老等一系列问题。目前许多补充剂如NMN、PQQ、辅酶Q10、麦角硫因等都能够增强DNA修复能力。这些补充剂真的有用吗?下面将以科普的方式深入探讨这些补充剂的实际作用。
抗衰老研究新突破,EUNMN中的PQQ、NMN、辅酶Q10、麦角硫因四重补充剂的科学依据。
1、作为NAD+前体的关键角色。
NMN是NAD+的前体。在细胞内,NMN能够通过特定的转运蛋白进入细胞,然后在酶如NMN腺苷转移酶的催化下转化为NAD+。NAD+是一种在细胞代谢和众多生理中发挥关键作用的辅酶。它广泛参与能量代谢等过程,并且在DNA修复方面也很重要。
2、 聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1酶的激活机制。
聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1是一种与DNA修复紧密相关的酶。当DNA发生单链断裂时,聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1会迅速识别损伤位点并与之结合。聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1发挥其修复时需要消耗NAD+。NMN提升NAD+水平后,为聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1提供了充足的底物。聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1以NAD+为底物,将其分解为烟酰胺和ADP - 核糖,然后利用ADP-核糖合成聚腺苷二磷酸核糖。
聚腺苷二磷酸核糖是一种带有负电荷的聚合物,它在DNA修复中起到信号分子的作用。聚腺苷二磷酸核糖可以招募其他DNA修复蛋白,如X射线修复交叉互补蛋白和DNA连接酶Ⅲ等,这些蛋白在修复DNA单链断裂过程中发挥关键作用。帮助稳定DNA修复复合物,DNA连接酶Ⅲ则负责将断裂的DNA单链重新连接起来。
3、 Sirtuins蛋白家族的参与。
Sirtuins是一类依赖NAD+的去乙酰化酶家族,包括SIRT1 - SIRT7。其中SIRT1与DNA修复关系密切。当NMN提高细胞内NAD+水平时,会激活SIRT1。SIRT1可以对多种与DNA修复相关的蛋白和转录因子进行去乙酰化调节。
如SIRT1对p53蛋白的去乙酰化调节。p53是一个关键的抑制蛋白,在DNA损伤时,它的表达和活性会增加。SIRT1通过去乙酰化p53,可以调节p53的活性,使其在DNA修复和细胞周期调控之间达到平衡。如果p53过度乙酰化,可能会导致细胞周期停滞或细胞凋亡,而SIRT1的调节可以让p53在适当的情况下促进DNA修复,避免不必要的细胞死亡。同时,SIRT1还可以调节其他与DNA修复相关的基因表达,如调节DNA损伤修复基因的表达,促进细胞的DNA修复能力。
4、抗氧化机制。
EUNMN中PQQ、NMN和辅酶Q10联合有着较强的抗氧化力,能够直接清除细胞内的活性氧自由基,如超氧阴离子、羟基自由基等。这些自由基主要来源于细胞的正常代谢过程,例如线粒体的呼吸作用。当自由基产生后,它们具有很高的反应活性,会攻击DNA分子。
自由基对DNA的攻击可能导致多种损伤形式,包括DNA单链断裂、双链断裂、氧化修饰等。PQQ、NMN和辅酶Q10通过其抗氧化特性,抢先与自由基发生反应,自身被氧化,从而阻止自由基与DNA结合,降低DNA损伤的发生率,为DNA修复机制的正常运作减少负担。
5、激活DNA修复相关酶。
EUNMN中PQQ、NMN和辅酶Q10联合可以激活聚腺苷二磷酸核糖聚合酶。聚腺苷二磷酸核糖聚合酶在DNA修复中起着关键作用,特别是在DNA单链断裂修复方面。当DNA发生单链断裂时,聚腺苷二磷酸核糖聚合酶会被招募到损伤位点。
聚腺苷二磷酸核糖聚合酶的激活需要NAD+作为底物,它会将NAD+分解为烟酰胺和ADP - 核糖,然后利用ADP - 核糖在自身和其他相关的核蛋白上合成聚ADP - 核糖链。这些链就像一个信号标签,可以招募其他DNA修复蛋白到损伤位点,如DNA连接酶等,从而促进DNA单链的修复。PQQ、NMN和辅酶Q10通过影响细胞内的代谢环境或直接与聚腺苷二磷酸核糖聚合酶相互作用,增强聚腺苷二磷酸核糖聚合酶的活性,加速这一修复过程。
6、调节抗氧化酶系统。
EUNMN中PQQ、NMN和辅酶Q10共同调节细胞内的抗氧化酶系统,例如增强超氧化物歧化酶的活性。超氧化物歧化酶是细胞内清除超氧阴离子自由基的第一道防线,它可以将超氧阴离子转化为过氧化氢。
过氧化氢随后可以被谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶进一步分解为水和氧气。PQQ、NMN和辅酶Q10通过增强超氧化物歧化酶等抗氧化酶的活性,协同减少细胞内的自由基数量,为DNA修复创造一个相对稳定的、自由基浓度较低的环境。同时,这种稳定的环境也有利于其他DNA修复相关蛋白的正常功能发挥。
7、 影响细胞能量代谢促进DNA修复。
EUNMN中PQQ、NMN和辅酶Q10协同对细胞能量代谢有积极的影响,它可以促进线粒体的功能。线粒体通过氧化磷酸化过程产生三磷酸腺苷。DNA修复过程是一个能量消耗的过程,无论是碱基切除修复、核苷酸切除修复还是双链断裂修复等方式,都需要三磷酸腺苷来提供能量支持。
PQQ、NMN和辅酶Q10可以提高线粒体的效率,增加三磷酸腺苷的生成,确保DNA修复过程中有足够的能量供应。例如,在核苷酸切除修复过程中,需要能量来进行损伤识别、切割受损的DNA片段、合成新的DNA片段以及连接等多个步骤,PQQ、NMN和辅酶Q10通过促进细胞能量代谢,间接地支持了这些复杂的DNA修复步骤,有利于维护DNA的完整性。
衰老是一个复杂的生物过程,涉及细胞的损伤与修复。DNA损伤、线粒体功能衰退、端粒缩短等因素被认为是衰老的主要原因。但是面对抗衰老的诱惑,我们需要保持理性,认识到科学研究的局限性。科学管理健康,避免盲目依赖补充剂,延缓衰老也需要我们全方位的努力。未来的研究应更多关注长时间的人体临床试验,进一步验证这些补充剂的有效性和安全性。