Celowanie w to białko może pomóc w walce ze starzeniem się
Naukowcy odkryli nieznany mechanizm genetyczny metabolizmu komórkowego, który wraz z wiekiem staje się coraz bardziej dysfunkcyjny.
Naukowcy z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) w Szwajcarii sugerują, że ich odkrycia mogą doprowadzić do nowych celów w leczeniu starzenia się i chorób związanych z wiekiem.
Odkrycie dotyczy białka, które zmienia funkcję mitochondriów, czyli maleńkich jednostek mocy wewnątrz komórek, które dostarczają im energii.
Zespół EPFL odkrył, że mózg i tkanka mięśniowa starszych zwierząt miały wysoki poziom białka, które nazywa się członkiem rodziny 2 wiążącej RNA pumilio (PUM2).
Artykuł do studium w czasopiśmie Komórka molekularna opisuje, jak starzenie się indukuje wyższe poziomy PUM2, co z kolei zmniejsza poziomy innego białka zwanego mitochondrialnym czynnikiem rozszczepienia (MFF).
MFF pomaga komórkom rozbijać duże mitochondria na mniejsze jednostki i usuwać je. Próbki tkanek od starszych zwierząt miały również niższe poziomy WRF.
Naukowcy sugerują, że wraz ze starzeniem się zwierząt szlak PUM2 / MFF staje się coraz bardziej rozregulowany.
Wraz ze wzrostem poziomu PUM2 obniżają się poziomy WRF. W rezultacie komórki stają się coraz bardziej niezdolne do rozpadu i usuwania mniejszych mitochondriów. Z biegiem czasu komórki i tkanki gromadzą coraz więcej dużych, niezdrowych mitochondriów.
Białka wiążące RNA a starzenie się
PUM2 to białko wiążące RNA. Cząsteczki te zmieniają ekspresję genów, wiążąc się z cząsteczkami informacyjnego RNA (mRNA), które niosą kod DNA do przetworzenia przez komórki.
W ostatnich badaniach zespół odkrył, że kiedy PUM2 wiąże się z cząsteczkami mRNA, które niosą kod DNA dla MFF, blokuje zdolność komórek do wytwarzania białka MFF z tych cząsteczek mRNA.
Większość badań nad cząsteczkami wpływającymi na starzenie się komórek i tkanek skupia się na transkrypcji genów do mRNA. Jest to jednak dopiero pierwszy krok w złożonym procesie przenoszenia informacji zawartych w genach do działania komórek.
Badacze EPFL odkryli szlak PUM2 / MFF, gdy zdecydowali się zbadać etap, który zachodzi po transkrypcji genów.
Kiedy przeprowadzili badania przesiewowe komórek zwierzęcych w celu zidentyfikowania białek wiążących RNA, które zmieniały się wraz z wiekiem, odkryli, że PUM2 był szczególnie podwyższony u starszych zwierząt.
PUM2 wiąże się tylko z cząsteczkami mRNA, które mają miejsca, które rozpoznaje. Kiedy przyłącza się do mRNA, zatrzymuje translację kodu do odpowiedniego białka.
Stosując podejście „genetyki systemowej”, zespół odkrył nieznane wcześniej mRNA, z którym wiąże się PUM2. To był mRNA, który przenosi kod dla komórek do tworzenia MFF.
Edycja genów odwróciła efekty związane z wiekiem
W innej części badania naukowcy wykazali, w jaki sposób można odwrócić związany z wiekiem wpływ PUM2 na komórki i tkanki.
Korzystając z technologii edycji genów CRISPR-Cas9, zredukowali PUM2 w mięśniach starych myszy, wyciszając odpowiadający mu gen kodujący.
Doprowadziło to do wyższych poziomów białka MFF, które - poprzez zwiększony rozpad i usuwanie odpadów - poprawiło funkcje mitochondriów u starszych myszy.
Zespół zbadał również podobny mechanizm u glisty Caenorhabditis elegans, który jest modelem często używanym przez naukowców do badania szlaków molekularnych.
U glisty starzenie indukuje wyższe poziomy białka wiążącego RNA PUF-8. Naukowcy odkryli, że wyciszenie odpowiedniego genu PUF-8 u starszych robaków poprawiło funkcjonowanie ich mitochondriów i wydłużyło ich żywotność.
Inne badania powiązały białka wiążące RNA z chorobami zwyrodnieniowymi nerwowo-mięśniowymi. Wykazali również, że często zbierają się w kępy zwane patologicznymi ziarnistościami.
Badacze z EPFL odkryli, że PUM2 ma podobną tendencję, wraz ze starzeniem, do zlepiania się w cząstki, które wiążą i wychwytują mRNA MFF.
