Protein kısıtlamasının yaşlanma sürecindeki sıçanlarda oksidatif mtDNA hasarı ve telomeraz aktivitesine etkileri
The effects of protein restriction on oxidative mtDNA damage and telomerase activity ın rats during aging
Yazar: SEVDA TANRIKULU KÜÇÜK
Danışman: PROF. DR. EVİN ADEMOĞLU
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Temel Tıp Bilimleri Bölümü / Biyokimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Moleküler Tıp = Molecular Medicine
Dizin: 8-hidroksi deoksiguanozin = 8-hydroxy deoxyguanosine ; DNA hasarı = DNA damage ; DNA-mitokondrial = DNA-mitochondrial ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; Proteinler = Proteins ; Sıçanlar = Rats ; Telomer = Telomere ; Yaşlanma = Aging

Özet:
Yaşlanma, organizmanın fonksiyonlarında azalma ve ölüm riskinde artma ile seyreden kümülatif ve ilerleyici bir süreçtir. Yaşlanmanın nedenini açıklamaya yönelik teorilerin bazıları, yaşlanmada mitokondriyal oksidatif stresin anahtar rol oynadığını ileri sürerken, diğer bir teoride yaşlanmanın telomer boyunun kısalmasıyla ilişkili olduğu ileri sürülmektedir. Yaşlanmanın yavaşlatılması veya önlenmesini sağladığı bilinen en güçlü deneysel yöntem besin kısıtlamasıdır. Son yıllarda yapılan çalışmalarda besin kısıtlaması yerine bazı besin öğelerinin kısıtlanmasının da mitokondride oksidatif protein ve DNA hasarını önleyerek yaşlanmayı yavaşlattığı bildirilmiştir. Çalışmamızda, metyonin hariç proteini % 40 azaltılmış yemle (PKY) beslenmenin yaşlanma sürecindeki sıçanların karaciğerinde oksidatif DNA ve protein hasarı ile telomer uzunluğu ve telomeraz aktivitesine etkileri incelendi. Bu amaçla 4 ay süreyle PKY ile beslenen 12 aylık Wistar Albino sıçanların karaciğer homojenatında ve mitokondri fraksiyonunda süperoksit ve peroksit salınımı, protein karbonil düzeyleri, genomik ve mitokondriyal DNA'da 8-hidroksi-2-deoksiguanozin (8-OHdG) düzeyleri ile telomeraz aktivitesi ve telomer uzunlukları tayin edildi.PKY uygulaması, kalori ve metyonin kısıtlaması çalışmalarına benzer şekilde, sıçanların karaciğerinde yaşın ilerlemesiyle mitokondriyal süperoksit salınımı ile mtDNA 8-OHdG düzeylerinde ortaya çıkan artışın önlenmesinde etkili olurken, peroksit salınımı ve protein karbonil düzeylerini etkilememiştir. Besin kısıtlamasının telomeraz aktivitesi ve telomer boyuna etkilerini inceleyen bu ilk çalışmada, metyonin hariç, protein kısıtlaması uygulanan sıçanların telomeraz aktiviteleri ve telomer uzunluklarının normal yemle beslenen akranlarından farklı olmadığı saptanmıştır.Elde ettiğimiz sonuçlar, metyonin hariç proteini kısıtlanmış diyetin yaşlanma sürecindeki sıçanların karaciğerinde, özellikle mitokondri fraksiyonunda, protein ve DNA hasarının önlenmesinde olumlu etkilere sahip olduğunu göstermiştir. Reaktif oksijen bileşiklerinin üretiminin ve oksidan hasarın önlenmesinde, metyonin dışındaki diğer amino asitlerin besinle alınan miktarlarının azaltılmasının da önemli katkısı olabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Aging is a cumulative and progressive process that decreases functional capacities and increases the probability of degenerative diseases and finally death. Some theories of aging suggest that mitochondrial oxidative stress has a key role in aging, the other theory propose telomere shortening in aging. Calorie restriction is the most powerful experimental manipulation that known to slow down aging. Recently it is suggested that instead of calorie restriction, variations in the proportions of some of the main dietary components can also affect longevity by reducing the oxidative DNA and protein damage.In the present study, the effects feeding with except methionine, 40% protein restricted diet (PRC) on oxidative DNA and protein damage and telomere length and telomerase activity was evaluated in the liver of rats during aging. To this aim, peroxide production, genomic and mitochondrial DNA 8-hydroxy-2-deoxyguanosine (8-OHdG) levels and protein carbonyl levels were measured both in liver homogenate and mitochondria in addition to liver telomerase activity and telomer length in 12 months old Wistar Albino rats that were fed with PRC for 4 months.Like calorie or methionine restriction, PRC application was also reduced the elevated superoxide production and mtDNA 8-OHdG levels but it did not affect peroxide production and protein carbonyl levels in the rats during aging. In this first study searching the affects of dietary restriction on telomerase activity and telomer length, our results demonstrated that telomerase activity and telomer length of rats fed with protein restricted diet except methionine was not different from the coevals fed with normal diet.Our results indicate that except methionine, protein restricted diet also have beneficial effects in the prevention of DNA and protein damage in the liver, especially in mitochondria of rats during aging. In conclusion, the restriction in dietary levels of the amino acids other than methionine may have important contributions to the reduction of ROS production and prevention of oxidative damage.