研究表明 NMN 支持線粒體複製

2024年1月9日讀畢需時 4 分鐘

已更新：2024年11月8日

研究表明 NMN 支持線粒體複製

•就像我們細胞核中的基因組一樣，這些產生能量的結構也有自己的一套 DNA，這是線粒體功能的替代指標，並且與幾種與衰老相關的疾病有關。

【重點】
1. 日本研究人員研究了煙酰胺單核苷酸 (NMN) 對人類線粒體的作用。
2. 用 NMN 提高煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+) 水平可能有助於通過增加線粒體代謝來阻止衰老。

我們的細胞包含不止一組 DNA：

一個在我們的細胞核中編碼大多數細胞過程，另一個在細胞的能量產生結構中，稱為線粒體。就像每個細胞核中的 DNA 一樣，線粒體 DNA (mtDNA) 的複制和完整性對於細胞的功能和繁榮以及我們實現健康長壽至關重要。但在衰老和長壽的背景下，我們還有很多需要了解 mtDNA 與線粒體功能之間的聯繫。這樣做可以使我們能夠增強這一關鍵細胞結構的活性及其獨立遺傳硬盤的完整性，從而改善健康壽命和壽命。

日本九州大學的 Kang 及其同事在《生物化學雜誌》上報導說，煙酰胺單核苷酸 (NMN) 可增強 mtDNA 複製。代表日本生化學會撰寫文章的研究人員發現，用 NMN 治療人類腎細胞可通過增加線粒體中 DNA （核苷酸）構建塊的數量同時減少其降解產物（核苷）來激活並提高 mtDNA 複製率。這些發現表明了 NMN 如何有益於線粒體、新陳代謝以及最終促進衰老的機制。

NAD+ 在 mtDNA 複製中的作用

與許多核編碼蛋白質合作，mtDNA 基因包含對基本細胞過程（例如產生能量）組件的指令。線粒體 DNA 拷貝數是衡量每個細胞中線粒體基因組數量的指標，是線粒體功能的微創指標，與多種衰老相關疾病和全因死亡率有關。然而，對於線粒體內的新陳代謝如何影響線粒體DNA的維持和復制，我們仍然知之甚少，更不用說這些過程如何成為衰老和長壽的基礎。

為了解決這個問題，Kang 及其同事創建了一種測量線粒體內代謝的新方法，以了解線粒體代謝如何調節 mtDNA 複製。通過這種他們稱之為 SLO 的方法，日本研究小組對一種稱為“閃爍”的酶的水平進行了基因操作，這種酶是 mtDNA 複製機制的一個組成部分，可以增加線粒體的數量。

通過閃爍操作增加 mtDNA 拷貝數，Kang 及其同事發現，與新陳代謝相關的幾個成分發生了變化，包括核苷酸和 NAD+ 的增加——這是一種重要分子，是無數細胞過程（包括線粒體能量產生）的重要因素。 Kang 及其同事推測，這些結果表明核苷酸和 NAD+ 的增加可能是由於對 mtDNA 複製所需成分的需求增加所致。

(Kang et al., 2021 | Journal of Biochemistry) 線粒體 DNA 複製會改變核苷酸和 NAD+ 的水平。該圖顯示了在通過稱為 Twinkle 的基因控制線粒體 DNA (mtDNA) 複製的激活過程中代謝物水平如何變化。這些結果中一些值得注意的核苷酸代謝物與腺苷（AMP，ADP）和尿苷（UTP，UDP）以及磷酸核糖基二磷酸（PRPP）有關，這對於核苷酸的產生至關重要。紅色，大的顯著變化；藍色，小而顯著的變化；綠色，微不足道的變化；黑色，沒有變化。

NMN 調節線粒體複製

Kang 及其同事隨後檢查了 mtDNA 複製與 NAD+ 之間關係的性質。為了證明 NAD+ 對 mtDNA 有因果影響，而不僅僅是相關性，研究人員連續三天用 NMN（NAD+ 的前體）處理人腎細胞，然後量化 mtDNA 的量。在 NMN 處理的細胞中，通過控制執行 mtDNA 複製過程的“閃爍”蛋白，mtDNA 的數量增加到與激活 mtDNA 複製的條件相當的水平。在確定 NMN 給藥可以增加 mtDNA 的數量後，Kang 及其同事發現 NMN 也增加了 mtDNA 的複制率。結合 NMN 管理和閃爍激活增強了對 mtDNA 複製和拷貝數的有益影響。