Η στόχευση αυτής της πρωτεΐνης θα μπορούσε να βοηθήσει στην καταπολέμηση της γήρανσης
Οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει έναν άγνωστο γενετικό μηχανισμό του μεταβολισμού των κυττάρων που καθίσταται όλο και πιο δυσλειτουργικός με τη γήρανση.
Ερευνητές στην École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) στην Ελβετία προτείνουν ότι τα ευρήματά τους θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέους στόχους για θεραπείες για την καταπολέμηση της γήρανσης και των παθήσεων που σχετίζονται με την ηλικία.
Η ανακάλυψή τους αφορά μια πρωτεΐνη που μεταβάλλει τη λειτουργία των μιτοχονδρίων, οι οποίες είναι οι μικροσκοπικές μονάδες ισχύος μέσα στα κύτταρα που τους δίνουν την ενέργειά τους.
Η ομάδα του EPFL διαπίστωσε ότι ο εγκέφαλος και ο μυϊκός ιστός από ηλικιωμένα ζώα είχαν υψηλά επίπεδα πρωτεΐνης, η οποία ονομάζεται pumilio RNA δεσμευτικό μέλος της οικογένειας 2 (PUM2).
Ένα έγγραφο μελέτης στο περιοδικό Μοριακό κύτταρο περιγράφει πώς η γήρανση προκαλεί υψηλότερα επίπεδα PUM2, τα οποία, με τη σειρά τους, μειώνουν τα επίπεδα μιας άλλης πρωτεΐνης που ονομάζεται μιτοχονδριακός παράγοντας σχάσης (ΠΔΠ).
Το ΠΔΠ βοηθά τα κύτταρα να σπάσουν τα μεγάλα μιτοχόνδρια σε μικρότερες μονάδες και να τα καθαρίσουν. Τα δείγματα ιστού από τα ηλικιωμένα ζώα είχαν επίσης χαμηλότερα επίπεδα ΠΔΠ.
Οι ερευνητές προτείνουν ότι όσο μεγαλώνουν τα ζώα, το μονοπάτι PUM2 / MFF καθίσταται όλο και περισσότερο απορυθμισμένο.
Καθώς τα επίπεδα PUM2 αυξάνονται, μειώνουν τα επίπεδα του ΠΔΠ. Το αποτέλεσμα είναι ότι τα κύτταρα καθίστανται όλο και περισσότερο ανίκανα να σπάσουν και να καθαρίσουν τα μικρότερα μιτοχόνδρια. Με την πάροδο του χρόνου, τα κύτταρα και οι ιστοί συσσωρεύονται όλο και περισσότερα μεγάλα, ανθυγιεινά μιτοχόνδρια.
Πρωτεΐνες που δεσμεύουν RNA και γήρανση
Το PUM2 είναι μια πρωτεΐνη που δεσμεύει RNA. Αυτά τα μόρια μεταβάλλουν την γονιδιακή έκφραση με δέσμευση στα μόρια αγγελιοφόρου RNA (mRNA) που φέρουν κώδικα DNA για επεξεργασία των κυττάρων.
Στην πρόσφατη μελέτη, η ομάδα ανακάλυψε ότι όταν το PUM2 συνδέεται με μόρια mRNA που φέρουν τον κώδικα DNA για το ΠΔΠ, εμποδίζει την ικανότητα των κυττάρων να παράγουν πρωτεΐνη ΠΔΠ από αυτά τα μόρια mRNA.
Οι περισσότερες έρευνες σχετικά με τα μόρια που επηρεάζουν τη γήρανση των κυττάρων και των ιστών τείνουν να επικεντρώνονται στη μεταγραφή γονιδίων σε mRNA. Ωστόσο, αυτό είναι μόνο το πρώτο βήμα στη σύνθετη διαδικασία μεταφοράς πληροφοριών που διατηρούνται στα γονίδια στη λειτουργία των κυττάρων.
Οι ερευνητές του EPFL ανακάλυψαν το μονοπάτι PUM2 / MFF όταν αποφάσισαν να διερευνήσουν το βήμα που συμβαίνει μετά τη μεταγραφή γονιδίων.
Όταν εξέτασαν ζωικά κύτταρα για να αναγνωρίσουν πρωτεΐνες που δεσμεύουν RNA που άλλαξαν με την ηλικία, διαπίστωσαν ότι το PUM2 ήταν ιδιαίτερα αυξημένο σε ηλικιωμένα ζώα.
Το PUM2 δεσμεύεται μόνο με μόρια mRNA που έχουν θέσεις που αναγνωρίζει. Όταν προσκολλάται στο mRNA, σταματά τη μετάφραση του κώδικα στην αντίστοιχη πρωτεΐνη.
Χρησιμοποιώντας μια προσέγγιση «γενετικής συστημάτων», η ομάδα ανακάλυψε ένα προηγουμένως άγνωστο mRNA στο οποίο συνδέεται το PUM2. Αυτό ήταν το mRNA που φέρει τον κώδικα για τα κύτταρα για τη δημιουργία ΠΔΠ.
Η επεξεργασία γονιδίων αντέστρεψε τα αποτελέσματα που σχετίζονται με την ηλικία
Σε ένα άλλο μέρος της μελέτης, οι ερευνητές έδειξαν πώς θα ήταν δυνατό να αντιστραφεί η επίδραση του PUM2 που σχετίζεται με την ηλικία στα κύτταρα και τους ιστούς.
Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων CRISPR-Cas9, μείωσαν το PUM2 στους μύες των παλαιών ποντικών με τη σίγαση του αντίστοιχου γονιδίου κωδικοποίησης.
Αυτό οδήγησε σε υψηλότερα επίπεδα πρωτεΐνης ΠΔΠ, τα οποία - μέσω της αυξημένης διάσπασης και της εκκαθάρισης αποβλήτων - βελτίωσαν τη μιτοχονδριακή λειτουργία στα ηλικιωμένα ποντίκια.
Η ομάδα διερεύνησε επίσης έναν παρόμοιο μηχανισμό στον κυκλικό σκουλήκι Caenorhabditis elegans, το οποίο είναι ένα μοντέλο που οι επιστήμονες χρησιμοποιούν συχνά για να μελετήσουν μοριακές οδούς.
Στον σκουλήκι, η γήρανση προκαλεί υψηλότερα επίπεδα της πρωτεΐνης που δεσμεύει το RNA PUF-8. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η σίγαση του αντίστοιχου γονιδίου για PUF-8 σε παλαιότερα σκουλήκια βελτίωσε τη λειτουργία των μιτοχονδρίων τους και επέκτεινε τη διάρκεια ζωής τους.
Άλλες μελέτες έχουν συνδέσει πρωτεΐνες που δεσμεύουν RNA με νευρομυϊκές εκφυλιστικές ασθένειες. Έχουν επίσης αποδείξει ότι συχνά συλλέγονται σε συστάδες που ονομάζονται παθολογικοί κόκκοι.
Οι ερευνητές του EPFL διαπίστωσαν ότι το PUM2 έχει παρόμοια τάση, με τη γήρανση, να συσσωρεύεται σε σωματίδια που δεσμεύουν και συλλαμβάνουν mRNA ΠΔΠ.
