Maintenance of the ubiquitin-proteasome system activity correlates with visible skin benefits

• Published in: International journal of cosmetic science Vol. 32; no. 6; pp. 446 - 457
• Main Authors: Imbert, I., Gondran, C., Oberto, G., Cucumel, K., Dal Farra, C., Domloge, N.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Oxford, UK Blackwell Publishing Ltd 01.12.2010; Wiley
• Subjects: Adult; anti-ageing; Applied sciences; Biological and medical sciences; Biopsy; Chemical industry and chemicals; Cosmetics, toiletries; Dermatology; detoxify; Double-Blind Method; Exact sciences and technology; Fundamental and applied biological sciences. Psychology; Histocytochemistry; Humans; Immunoblotting; Keratinocytes - cytology; Keratinocytes - metabolism; Medical sciences; Microscopy, Confocal; Middle Aged; Oxidative Stress - physiology; proteasome; Proteasome Endopeptidase Complex - metabolism; Protein Carbonylation - physiology; radiance; Skin - cytology; Skin - metabolism; Skin Aging - physiology; Skin involvement in other diseases. Miscellaneous. General aspects; ubiquitin; Ubiquitin - metabolism; Vertebrates: skin, associated glands, phaneres, light organs, various exocrine glands (salt gland, uropygial gland...), adipose tissue, connective tissue; Washing products. Cosmetics and toiletries. Perfumes; Water Loss, Insensible; Young Adult; Ubiquitin; Oxidative stress; proteasome; anti-ageing; Peptides; Enzyme; UVB radiation; Ageing; Confocal microscopy; Prevention; In vivo; Peptidases; detoxify; Enzymatic activity; Ex vivo; Polypeptide; Proteasome endopeptidase complex; Hydrolases; Skin; radiance
• ISSN: 0142-5463; 1468-2494
• DOI: 10.1111/j.1468-2494.2010.00575.x

Synopsis Researches on longevity and anti‐ageing molecules have clearly evidenced the potential to increase lifespan of the cells. These recent scientific data raise interests and questions on the capacity of the cells to live longer and maintain their fundamental mechanisms of protection, reparation or degradation of abnormal proteins to maintain their capital of healthy and functional cellular activity. In this concern, this study was focused on the ubiquitin–proteasome system as an essential cellular tool to maintain the pool of functionally active proteins allowing renewal of proteins and degradation of damaged proteins. As the proteasome keeps the ‘cells health capital’, it should be particularly interesting to associate the maintenance of the proteasome activity with increasing longevity. Indeed, although oxidative stress damage increases with ageing leading to collagen and cellular membrane alterations, it also leads to a reduction in the proteasome activity which is critical for the cells. The aim of this study was to better understand the cellular role of the proteasome and to provide new data showing the skin beneficial effects in activating the overall system of ubiquitination and proteasomal degradation. For this purpose, in vitro, ex vivo and in vivo experiments were performed to evaluate the effects of maintaining the ubiquitin–proteasome activity in basal and stress conditions on young versus aged cells. Experiments have included evaluation of a newly developed dimerized tripeptide targeting specifically the ubiquitin–proteasome pathway. Our results have demonstrated that maintenance of this essential mechanism that participates in abnormal protein elimination and protein renewal allows maintaining cellular integrity that correlates with visible skin benefits. Résumé Les recherches sur la longévité et les molécules anti‐âges ont clairement mis en évidence le potentiel d’augmenter la durée de vie cellulaire. Ces données scientifiques récentes soulèvent intérêts et questions sur la capacité des cellules à vivre plus longtemps en maintenant leurs mécanismes fondamentaux de protection, réparation et dégradation des protéines anormales. En d’autres termes, un maintien du capital « santé cellulaire» nécessaire à une activité cellulaire fonctionnelle. Dans ce but, cette étude a été ciblée sur le système ubiquitin‐protéasome, un outil cellulaire essentiel capable de maintenir le pool de protéines fonctionnelles et de dégrader les protéines endommagées. Cette capacité du protéasome à maintenir une activité protéique cellulaire fonctionnelle, suggère d’associer la maintenance de l’activité du protéasome à l’augmentation de la longévité. En effet, alors que les dommages oxydatifs augmentent avec l’âge et induisent des altérations du collagène et des membranes cellulaires, ils sont aussi impliqués dans une diminution de l’activité du protéasome qui est critique pour la cellule. Le but de cette étude est de mieux comprendre le rôle du protéasome et d’obtenir de nouvelles données montrant les effets cellulaires et tissulaires observés dûà l’activation du système ubiquitin‐protéasome. Dans ce but, des expériences in vitro, ex vivo et in vivo ont été réalisées afin d’évaluer les conséquences du maintien de l’activité du système ubiquitin‐protéasome dans des conditions basales et de stress sur cellules Jeunes et âgées. Ces expériences ont inclus l’évaluation d’un nouveau tripeptide dimérisé ciblant spécifiquement le système ubiquitin‐protéasome. Les résultats obtenus ont montré que la maintenance de ce mécanisme essentiel qui participe à l’élimination des protéines anormales et au maintien de l’intégrité cellulaire est corrélée à des résultats cutanés visibles.