یک سلاح اپی ژنتیک امیدوارکننده در برابر سرطان

در مطالعه اخیر منتشر شده در مجله آنتی اکسیدان هامحققان نقش بالقوه ملاتونین را در تنظیم متیلاسیون اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) مورد بحث قرار می دهند.

مطالعه: ملاتونین: تنظیم کننده بالقوه متیلاسیون DNA. اعتبار تصویر: یوری گلوب / Shutterstock.com

اثرات ملاتونین بر سلامتی

ملاتونین، هورمونی که توسط غده صنوبری تولید می‌شود، نقش مهمی در تنظیم فرآیندهای سلولی مختلف مانند کرونوبیولوژی، آپوپتوز، تکثیر، آسیب اکسیداتیو، تنظیم ایمنی، رنگدانه‌ها و متابولیسم میتوکندری ایفا می‌کند. مطالعات قبلی رابطه ای بین اختلال در چرخه شبانه روزی و بی ثباتی ژنومی، از جمله تغییرات در الگوهای متیلاسیون DNA را شناسایی کرده اند.

نقش بالقوه ملاتونین در تنظیم متیلاسیون DNA به دلیل تأثیر بی ثباتی ژنومی بر شروع سرطان و توسعه بیماری های غیر بدخیم، منطقه امیدوارکننده ای برای اکتشاف است، زیرا متیلاسیون DNA به عنوان یک هدف جدید در درمان بالینی ظاهر شده است.

نقش ملاتونین در متیلاسیون DNA

ملاتونین بیان DNA متیل ترانسفرازها (DNMTs) را تنظیم می کند

ملاتونین به دلیل اثرات بیولوژیکی متنوع، نقش مهمی در تنظیم بیان ژن، از جمله ژن های مربوط به فرآیندهای اپی ژنتیک ایفا می کند. ملاتونین همچنین بر سطوح متیلاسیون DNA تأثیر می گذارد که می تواند منجر به افزایش تمایز سلولی شود.

ملاتونین سطح متیلاسیون (5-mC) را با سرکوب بیان DNMT1 و متیل CpG پروتئین 2 (MeCP2) کاهش می دهد. با این حال، به نظر نمی رسد ملاتونین بر سطح بیان DNMT3A و DNMT3B، که مسئول از نو متیلاسیون بنابراین، ملاتونین ممکن است تأثیر قوی تری بر حفظ متیلاسیون DNA در طول همانندسازی DNA داشته باشد.

تأثیر بالقوه ملاتونین بر پروتئین‌های انتقال ده یازده (TET).

پروتئین های TET مسئول دی متیلاسیون DNA هستند که بخش قابل توجهی از وضعیت متیلاسیون DNA در ژنوم را تشکیل می دهد. تأثیر ملاتونین بر بیان DNMT ها نشان می دهد که این هورمون ممکن است بر دمتیلاسیون فعال DNA تأثیر بگذارد.

به عنوان مثال، یک مطالعه گزارش داد که جنین های موش فاقد آرالکیلامین N-استیل ترانسفراز (AANAT)، آنزیم کلیدی در تولید ملاتونین، کاهش بیان TET2 و تغییرات در متیلاسیون DNA را نشان دادند. قابل ذکر است که این فرآیند با مکمل ملاتونین برگشت پذیر بود.

ملاتونین و متیلاسیون DNA تحت نور مصنوعی در شب (ALAN)

تولید ملاتونین با قرار گرفتن در معرض ALAN مختل می شود. سنتز ملاتونین در غده صنوبری توسط سلول های گانگلیونی شبکیه که حاوی ملانوپسین است، یک فتوپیگمان که به نور با طول موج کوتاه بسیار حساس است، تنظیم می شود. قرار گرفتن در معرض ALAN می تواند منجر به کاهش ترشح ملاتونین شود.

مطالعات قبلی نشان داده اند که کاهش سطح ملاتونین ناشی از ALAN ممکن است به نرخ بالاتر سرطان های وابسته به هورمون کمک کند. علاوه بر این، ALAN می‌تواند مسئول رشد تومورها و ایجاد هیپومتیلاسیون DNA جهانی در تومورهای سرطان پستان 4T1 موش‌های BALB/c باشد.

قرار گرفتن در معرض ALAN به هیپومتیلاسیون DNA در بافت پانکراس و همچنین سطوح پایین گلوکز و انسولین در موش ها نسبت داده شده است، بنابراین منعکس کننده تأثیر قابل توجه ALAN بر پاسخ های متابولیک است. یک مطالعه اخیر نشان داد که قرار گرفتن در معرض ALAN با نرخ بالاتر بیماری های قلبی عروقی، دیابت و چاقی، به ویژه در میان بیماران مسن مرتبط است.

هیپرمتیلاسیون گیرنده ملاتونین MT1 (MTNR) -1B به عنوان یک نشانگر اپی ژنتیک جدید برای آترواسکلروز، یک بیماری متابولیک، پیشنهاد شده است. در مجموع، این مطالعات ارتباط قوی بین عملکرد ملاتونین و وضعیت متیلاسیون DNA را نشان می دهد.

ملاتونین و متیلاسیون در رشد و تمایز سلولی

در یک مطالعه روی پرورش همستر، محققان دریافتند که استفاده از ملاتونین زمستان مانند منجر به کاهش بیان DNMT در هیپوتالاموس می شود و در نتیجه منجر به هیپومتیلاسیون پروموتر dio3 می شود که منجر به رگرسیون گناد می شود.

همچنین به نظر می رسد ملاتونین به طور مستقیم بر رشد جنین از طریق مشارکت در برنامه ریزی مجدد متیلاسیون DNA تأثیر می گذارد. ملاتونین همچنین می‌تواند رشد جنین‌ها را با ایجاد تغییراتی در متیلاسیون DNA ژن‌های مرتبط با پرتوانی و عملکردهای خاص بافت افزایش دهد.

تأثیر ملاتونین بر تمایز سلول های بنیادی قبلاً گزارش شده است. ملاتونین تمایز ادنتوژنیک سلول های پالپ دندان انسان (hDPCs) را ترویج می کند و متیلاسیون DNA و MeCP را کاهش می دهد.

قابل ذکر است، از دست دادن متیلاسیون تمایز سلول های بنیادی را تشویق می کند، در حالی که هایپر متیلاسیون باعث حفظ ساقه سلولی می شود. علاوه بر این، مکمل ملاتونین باعث تمایز در hDPCها از طریق یک تعامل پروتئینی می شود که بر تغییرات متیلاسیون DNA جهانی تأثیر می گذارد.

نتیجه گیری

ملاتونین به طور گسترده ای به عنوان یک گزینه بالقوه پیشگیری یا درمان سرطان مورد مطالعه قرار گرفته است، با مجموعه مقالات قابل توجه و گسترده ای که از اثربخشی آن حمایت می کند. مطالعه حاضر تأثیر احتمالی ملاتونین بر متیلاسیون DNA را مورد بررسی قرار داد.

تغییرات ترشح ملاتونین به دلیل کار در شیفت شب ممکن است منجر به هیپرمتیلاسیون ژن هایی شود که در بیوریتم شبانه روزی نقش دارند. این نشان می دهد که ملاتونین به طور بالقوه می تواند تأثیر مستقیمی بر متیلاسیون DNA داشته باشد.

تجویز ملاتونین، همراه با مهارکننده‌های DNMT، ممکن است مکمل ارزشمندی برای درمان ضد سرطان باشد، به‌ویژه برای تومورهایی که بیان تغییر یافته گیرنده‌های ملاتونین را نشان می‌دهند. کاوش بیشتر این رویکرد در هر دو محیط تجربی و بالینی ضروری است.