Antioxidanter som används av deinococcus radiodurans och implikationer för upptäckt av antioxidanter | naturen granskar mikrobiologi

Antioxidanter som används av deinococcus radiodurans och implikationer för upptäckt av antioxidanter | naturen granskar mikrobiologi

Anonim

I sin senaste yttrande-artikel (Ett nytt perspektiv på strålningsresistens baserat på Deinococcus radiodurans . Nature Rev. Microbiol. 7, 237–245 (2009)) 1 föreslår Michael Daly att höga nivåer av mangan kan skydda proteiner från de reaktiva syrearterna ( ROS) som produceras under bestrålning. På grund av den nära kopplingen mellan reaktiva syrearter och olika sjukdomar finns det ett fortsatt intresse att hitta antioxidanter som förebyggande eller terapeutiska läkemedel. Enligt MDL Drug Data Report (MDDR) 2 har hittills sju antioxidantläkemedel lanserats, varav de flesta (lipoic acid, policosanol, acetylcystein, idebenon och probucol) är direkt eller indirekt härledda från naturliga antioxidanter. Att undersöka hur organismer använder antioxidanter för att bekämpa ROS är därför av stor betydelse för antioxidantläkemedelsupptäckten.

Det är välkänt att strålningsresistenta bakterier har utvecklat starka antioxidantsystem för att överleva ROS-medierad skada 3 . Exempelvis har olika antioxidationsenzymer, såsom Mn- eller Fe-superoxiddismutas, Cu / Zn-superoxiddismutas, katalas, peroxidas, tiolalkylhydroperoxidreduktas, tioredoxinreduktas, alkylhydroperoxidreduktas, peptidmetioninsulfoxidreduktas och glutaredoxin, identifierad från Deinococcus radiodurans , en av de mest strålningsresistenta bakterierna 3, 4 . Intressant nog avslöjade Michael Daly att icke-enzymiska Mn (II) -komplex också har en avgörande roll i antioxidantförsvaret för D. radiodurans 1, vilket belyser vikten av småmolekylantioxidanter i strålningsresistens. Denna upptäckt belyser inte bara nytt ljus på de strålningsresistenta mekanismerna från D. radiodurans utan har också direkta konsekvenser för antioxidantläkemedelsupptäckten. I själva verket har utvecklingen av Mn (II) -innehållande katalytiska antioxidantläkemedel väckt mycket uppmärksamhet under de senaste åren 5 . Eftersom D. radiodurans innehåller ett stort antal metaboliter, spekulerar vi emellertid att andra föreningar också kan vara ansvariga för antioxidantförsvaret för D. radiodurans .

Genom att söka i Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) 6 och analysera genomet av D. radiodurans 7, kunde de biosyntetiska vägarna för några vanliga antioxidantmetaboliter (till exempel karotenoider, lipoic acid och folates) identifieras. Det är intressant att notera att mutanten av D. radiodurans som inte lyckas syntetisera karotenoider var mer känslig för joniserande strålning och väteperoxid, och därför att karotenoider, såsom beta-karoten, lykopen och fytogen, verkligen spelar en viktig roll i strålningen resistens från D. radiodurans 8 . Lipoinsyrans antioxidant- och radioskyddskraft har allmänt erkänts 9, vilket starkt antyder att liposyra också är värdefull för att skydda D. radiodurans från oxidativ skada. Den radioskyddande effekten av folater observerades också 10, som åtminstone delvis var kopplade till antioxidantaktiviteten hos folat 10 . Ackumulerande bevis tyder på att folater är starka väte- och elektrondonatorer (när protonen är dissocierad) 11, särskilt i deras reducerade former (till exempel tetrahydrofolater), vilket ger dem en betydande antioxidantpotential som liknar den hos a-tokoferol och askorbinsyra. syra 12 . Dessutom har de in vivo antioxidanta effekterna av folater erkänts preliminärt, vilket är oberoende av deras välkända fördelar för att minska homocystein 13 . Således är det rimligt att dra slutsatsen att folat är involverat i antioxidantförsvaret för D. radiodurans .

Sammanfattningsvis verkar det som att antioxidantförsvarssystemet för D. radiodurans består av flera rader av antioxidanter, inklusive enzymer och icke-enzymatiska små molekyler, som är direkt relevant för upptäckten av antioxidanter. Lipoinsyra har godkänts som ett antioxidantläkemedel och därför är de andra antioxidanter som används av D. radiodurans (det vill säga Mn (II) -komplex och folat) goda utgångspunkter för att hitta nya antioxidantläkemedel.