Journal Nature Chemical Biologyで報告されている結果は、神経変性疾患、癌、および老化関連障害と戦うためのより効果的な抗酸化療法を作成するための扉を開きます、と研究者は言います。
「何十年もの間、私たちは抗酸化物質が一般的にフリーラジカルスカベンジャーとして機能するという概念に依存してきました」と、ケンタッキー大学医学部の生理学学部の教授兼委員長であるJianhua Zhang博士は言います。 「私たちの研究は、抗酸化物質がどのように機能するかについてのまったく新しいメカニズムを明らかにしています。これは、抗酸化剤ベースの治療法のためにより強力な治療薬を開発するように導きます。」
反応性酸素種（ROS）とも呼ばれるフリーラジカルは、細胞代謝の自然な副産物です。ただし、ROSの過剰なものは、酸化ストレス、DNA、タンパク質、脂質の損傷を引き起こし、さまざまな疾患に寄与する可能性があります。そのため、細胞はさまざまな抗酸化防御メカニズムを使用して、酸化的損傷から保護しています。
Zhangのチームは、アルツハイマーやパーキンソン病などの神経変性条件の治療標的として大きな可能性を示した抗酸化酵素であるペルオキシレドキシン6（PRX6）として知られる抗酸化防御の重要なプレーヤーに焦点を当てました。その重要性は明らかですが、PRX6が酸化ストレスと戦うメカニズムはとらえどころのないままです。
この謎を解明するために、研究者は、X線結晶学を含む高度な生化学的技術と生物物理学的技術の組み合わせを使用して、PRX6の正確な分子アーキテクチャを決定しました。高解像度の構造により、PRX6は以前に考えられていたように、従来のフリーラジカルスカベンジャーとして機能しないことが明らかになりました。代わりに、それは分子ゲートキーパーとして動作し、物理的にインターセプトし、ダメージのあるROSを攻撃する細胞ターゲットからブロックするシールドを形成します。
この研究は、抗酸化防御の明確なメカニズムとして「分子シールド」の新しい概念を提供します。これは、フリーラジカルスカベンジングの伝統的な概念からの重要なパラダイムシフトであり、細胞内のROSの空間的および時間的調節の重要性を強調しています、とZhangは言います。
チームはまた、PRX6構造内の規制スイッチを明らかにしました。これは、酸化ストレスに応じてどのように活性化できるかを説明しています。この発見は、PRX6の小分子活性化因子を設計するための新しい手段を開き、細胞の抗酸化防御を促進し、疾患状態で酸化的損傷を軽減する可能性があります。
「この研究は、抗酸化防御を高め、酸化ストレスに関連する病気の治療を目的とした新しい治療戦略の合理的な設計と開発の強固な基盤を提供します」とZhangは言います。
