タンパク質カルバミル化は老化の特徴です

老化は、遺伝的要因と後天性要因によって決定される進歩的なプロセスです。後者の中には、タンパク質分子老化の原因となる糖酸化など、非酵素的翻訳後修飾（NEPTMS）と呼ばれる化学反応があります。カルバミル化は、尿素解離またはチオシアネートのミエロペルオキシダーゼ媒介異化に由来するイソシアン酸の非酵素結合によって引き起こされるNEPTMであり、タンパク質の遊離アミノ基にしたNEPTMです。この修飾は、タンパク質と細胞の特性の変化を誘発するため、副作用と見なされます。慢性腎疾患中の血漿および組織のカルバミル化タンパク質の増加と、有害な臨床結果に関連していることが示されていますが、老化中の組織タンパク質炭素化についてはこれまでに知られていません。この問題に対処するために、さまざまな平均寿命を持つ哺乳類種の皮膚の時間の経過とともに、最も特徴的なカルバミル化由来製品（CDP）であるホモシトルリン率を評価しました。我々の結果は、カルバミル化が寿命全体で発生し、カルバミル化タンパク質の組織蓄積につながることを示しています。半減期が非常に長いため、I型コラーゲンやエラスチンのようなマトリックスタンパク質は優先標的です。興味深いことに、CDPの蓄積率は寿命と逆相関しており、まだ正体不明の保護メカニズムの発生を示唆しています。さらに、ホモシトルリンは、主要な進行性糖化最終産物の1つであるカルボキシメチルリジンよりも強く蓄積し、加齢性組織の変化におけるグリコ酸化反応に対するカルバミル化の顕著な役割を示唆しています。したがって、タンパク質カルバミル化は、老化中に遭遇する構造的および機能的組織損傷に大きく寄与する可能性のある哺乳類種の老化の特徴と見なされる場合があります。

Aging is a progressive process determined by genetic and acquired factors. Among the latter are the chemical reactions referred to as nonenzymatic posttranslational modifications (NEPTMs), such as glycoxidation, which are responsible for protein molecular aging. Carbamylation is a more recently described NEPTM that is caused by the nonenzymatic binding of isocyanate derived from urea dissociation or myeloperoxidase-mediated catabolism of thiocyanate to free amino groups of proteins. This modification is considered an adverse reaction, because it induces alterations of protein and cell properties. It has been shown that carbamylated proteins increase in plasma and tissues during chronic kidney disease and are associated with deleterious clinical outcomes, but nothing is known to date about tissue protein carbamylation during aging. To address this issue, we evaluated homocitrulline rate, the most characteristic carbamylation-derived product (CDP), over time in skin of mammalian species with different life expectancies. Our results show that carbamylation occurs throughout the whole lifespan and leads to tissue accumulation of carbamylated proteins. Because of their remarkably long half-life, matrix proteins, like type I collagen and elastin, are preferential targets. Interestingly, the accumulation rate of CDPs is inversely correlated with longevity, suggesting the occurrence of still unidentified protective mechanisms. In addition, homocitrulline accumulates more intensely than carboxymethyl-lysine, one of the major advanced glycation end products, suggesting the prominent role of carbamylation over glycoxidation reactions in age-related tissue alterations. Thus, protein carbamylation may be considered a hallmark of aging in mammalian species that may significantly contribute in the structural and functional tissue damages encountered during aging.