Ennek a fehérjének a megcélzása segíthet az öregedés leküzdésében
A tudósok egy ismeretlen genetikai mechanizmust fedeztek fel a sejtek anyagcseréjéről, amely az idősödéssel egyre inkább működésképtelenné válik.
A svájci École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) kutatói azt sugallják, hogy eredményeik új célokhoz vezethetnek az öregedés és az életkorral összefüggő állapotok leküzdésére szolgáló kezelésekhez.
Felfedezésük egy olyan fehérjére vonatkozik, amely megváltoztatja a mitokondriumok működését, amelyek a sejteken belüli apró energiaegységek, amelyek energiát adnak nekik.
Az EPFL-csoport megállapította, hogy az idős állatok agy- és izomszövetében magas volt a fehérje szintje, amelyet pumilio RNS-kötő családtagnak (PUM2) neveznek.
Tanulmány a folyóiratban Molecular Cell leírja, hogy az öregedés hogyan indukálja a PUM2 magasabb szintjét, ami viszont csökkenti egy másik fehérje, az úgynevezett mitokondriális hasadási faktor (MFF) szintjét.
Az MFF segít a sejteknek a nagy mitokondriumokat kisebb egységekre bontani és megtisztítani. Az idős állatok szövetmintáinak alacsonyabb volt a MFF szintje.
A kutatók azt sugallják, hogy az állatok öregedésével a PUM2 / MFF útja egyre jobban szabályozatlan lesz.
Ahogy a PUM2 szint emelkedik, csökkenti az MFF szintjét. Ennek eredményeként a sejtek egyre képtelenek felbomlani és megtisztítani a kisebb mitokondriumokat. Az idő múlásával a sejtek és szövetek egyre nagyobb, egészségtelen mitokondriumokat halmoznak fel.
RNS-kötő fehérjék és öregedés
A PUM2 egy RNS-kötő fehérje. Ezek a molekulák megváltoztatják a génexpressziót azáltal, hogy kötődnek a messenger RNS (mRNS) molekulákhoz, amelyek a sejtek feldolgozásához DNS-kódot hordoznak.
A legutóbbi tanulmányban a csapat felfedezte, hogy amikor a PUM2 kötődik az MFF DNS-kódját hordozó mRNS-molekulákhoz, blokkolja a sejtek azon képességét, hogy MFF-fehérjét állítsanak elő ezekből az mRNS-molekulákból.
A sejtekben és szövetekben az öregedést befolyásoló molekulákkal kapcsolatos kutatások többnyire hajlamosak az mRNS-be történő génátírásra koncentrálni. Ez azonban csak az első lépés a génekben tárolt információknak a sejtek működésébe történő átadásának komplex folyamatában.
Az EPFL kutatói felfedezték a PUM2 / MFF útvonalat, amikor úgy döntöttek, hogy megvizsgálják a génátírás után bekövetkező lépést.
Amikor az állati sejteket átvilágították az RNS-kötő fehérjék azonosítása érdekében, amelyek az életkor előrehaladtával megváltoztak, azt találták, hogy a PUM2 különösen magas az idősebb állatoknál.
A PUM2 csak azokhoz az mRNS molekulákhoz kötődik, amelyeknek helyei vannak, amelyeket felismer. Amikor az mRNS-hez kapcsolódik, leállítja a kód transzlációját a megfelelő fehérjévé.
A „rendszergenetika” megközelítés alkalmazásával a csapat felfedezett egy korábban ismeretlen mRNS-t, amelyhez a PUM2 kötődik. Ez volt az az mRNS, amely a sejtek kódját hordozza az MFF előállításához.
A génszerkesztés megfordította az életkorral kapcsolatos hatásokat
A tanulmány egy másik részében a kutatók bemutatták, hogyan lehetne visszafordítani a PUM2 sejtekkel és szövetekkel kapcsolatos, életkorral összefüggő hatását.
A CRISPR-Cas9 génszerkesztő technológiát alkalmazva csökkentették a PUM2 értéket az öreg egerek izmaiban azáltal, hogy elnémították a megfelelő kódoló gént.
Ez magasabb MFF fehérje szinthez vezetett, ami - fokozott szétesés és hulladéktisztítás révén - javította a mitokondriális funkciót az idős egerekben.
A csapat hasonló mechanizmust is kivizsgált a körömféregben Caenorhabditis elegans, amely egy modell, amelyet a tudósok gyakran alkalmaznak a molekuláris utak tanulmányozásához.
A körömféregben az öregedés az RNS-kötő PUF-8 fehérje magasabb szintjét váltja ki. A kutatók azt találták, hogy idősebb férgekben a PUF-8 megfelelő génjének elhallgattatása javította mitokondriumuk működését és meghosszabbította élettartamukat.
Más vizsgálatok összekapcsolják az RNS-kötő fehérjéket a neuromuszkuláris degeneratív betegségekkel. Kimutatták azt is, hogy gyakran patológiás granulátumnak nevezett csomókba gyűlnek.
Az EPFL kutatói azt találták, hogy a PUM2 hasonló tendenciával rendelkezik az öregedéssel az MFF mRNS-t megkötő és befogó részecskékbe tömörülve.
