Ориентация на этот белок может помочь в борьбе со старением
Ученые обнаружили неизвестный генетический механизм клеточного метаболизма, который с возрастом становится все более дисфункциональным.
Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии предполагают, что их результаты могут привести к новым целям для лечения старения и связанных с возрастом состояний.
Их открытие касается белка, который изменяет функцию митохондрий, которые представляют собой крошечные энергетические единицы внутри клеток, которые дают им энергию.
Команда EPFL обнаружила, что мозг и мышечная ткань старых животных имеют высокий уровень белка, который называется членом 2 семейства связывания РНК pumilio (PUM2).
Учебная работа в журнале Молекулярная клетка описывает, как старение вызывает более высокий уровень PUM2, который, в свою очередь, снижает уровень другого белка, называемого фактором деления митохондрий (MFF).
MFF помогает клеткам разбивать большие митохондрии на более мелкие части и убирать их. Образцы тканей старых животных также имели более низкие уровни MFF.
Исследователи предполагают, что с возрастом животных путь PUM2 / MFF становится все более и более нарушенным.
Когда уровни PUM2 повышаются, они снижают уровни MFF. В результате клетки становятся все более неспособными к разрушению и удалению более мелких митохондрий. Со временем в клетках и тканях накапливается все больше и больше нездоровых митохондрий.
РНК-связывающие белки и старение
PUM2 - это РНК-связывающий белок. Эти молекулы изменяют экспрессию генов, связываясь с молекулами информационной РНК (мРНК), которые несут код ДНК для обработки клетками.
В недавнем исследовании команда обнаружила, что, когда PUM2 связывается с молекулами мРНК, которые несут код ДНК для MFF, он блокирует способность клеток производить белок MFF из этих молекул мРНК.
Большинство исследований молекул, влияющих на старение в клетках и тканях, как правило, сосредоточено на транскрипции генов в мРНК. Однако это только первый шаг в сложном процессе передачи информации, содержащейся в генах, в работу клеток.
Исследователи EPFL обнаружили путь PUM2 / MFF, когда решили исследовать этап, который происходит после транскрипции гена.
Когда они проверили клетки животных для выявления РНК-связывающих белков, которые менялись с возрастом, они обнаружили, что PUM2 был особенно повышен у старых животных.
PUM2 связывается только с молекулами мРНК, у которых есть сайты, которые он распознает. Когда он прикрепляется к мРНК, он останавливает трансляцию кода в соответствующий белок.
Используя подход «системной генетики», команда обнаружила ранее неизвестную мРНК, с которой связывается PUM2. Это была мРНК, несущая код клеток, производящих MFF.
Редактирование генов обратило вспять возрастные эффекты
В другой части исследования исследователи продемонстрировали, как можно было бы обратить вспять возрастное влияние PUM2 на клетки и ткани.
Используя технологию редактирования генов CRISPR-Cas9, они уменьшили PUM2 в мышцах старых мышей, подавив его соответствующий кодирующий ген.
Это привело к более высокому уровню белка MFF, который - за счет увеличения распада и удаления отходов - улучшил функцию митохондрий у старых мышей.
Команда также исследовала аналогичный механизм у аскариды. Caenorhabditis elegans, модель, которую ученые часто используют для изучения молекулярных путей.
У круглых червей старение вызывает более высокие уровни РНК-связывающего белка PUF-8. Исследователи обнаружили, что подавление соответствующего гена PUF-8 у старых червей улучшает работу их митохондрий и увеличивает продолжительность их жизни.
Другие исследования связывают РНК-связывающие белки с нервно-мышечными дегенеративными заболеваниями. Они также продемонстрировали, что часто собираются в скопления, называемые патологическими гранулами.
Исследователи EPFL обнаружили, что PUM2 с возрастом имеет аналогичную тенденцию к скоплению в частицы, которые связывают и захватывают мРНК MFF.
