Direcționarea acestei proteine ar putea ajuta la combaterea îmbătrânirii
Oamenii de știință au descoperit un mecanism genetic necunoscut al metabolismului celular care devine din ce în ce mai disfuncțional odată cu îmbătrânirea.
Cercetătorii de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) din Elveția sugerează că descoperirile lor ar putea duce la noi ținte pentru tratamentele de combatere a îmbătrânirii și a condițiilor legate de vârstă.
Descoperirea lor se referă la o proteină care modifică funcția mitocondriilor, care sunt micile unități de putere din interiorul celulelor care le dau energia lor.
Echipa EPFL a descoperit că creierul și țesutul muscular de la animalele în vârstă au un nivel ridicat de proteine, care se numește membru al familiei de legare a ARN-ului pumilio 2 (PUM2).
O lucrare de studiu în jurnal Celula moleculară descrie modul în care îmbătrânirea induce niveluri mai ridicate de PUM2, care, la rândul lor, reduc nivelurile unei alte proteine numite factor de fisiune mitocondrială (MFF).
MFF ajută celulele să spargă mitocondriile mari în unități mai mici și să le elimine. Probele de țesut de la animalele în vârstă au prezentat, de asemenea, niveluri mai mici de CFM.
Cercetătorii sugerează că, pe măsură ce animalele îmbătrânesc, calea PUM2 / MFF devine din ce în ce mai neregulată.
Pe măsură ce nivelurile PUM2 cresc, acestea scad nivelurile de CFM. Rezultatul este că celulele devin din ce în ce mai incapabile să se despartă și să elimine mitocondriile mai mici. Pe măsură ce trece timpul, celulele și țesuturile acumulează tot mai multe mitocondrii mari, nesănătoase.
Proteine care leagă ARN și îmbătrânire
PUM2 este o proteină care leagă ARN-ul. Aceste molecule modifică expresia genelor prin legarea la moleculele de ARN mesager (ARNm) care transportă codul ADN pentru ca celulele să le proceseze.
În studiul recent, echipa a descoperit că atunci când PUM2 se leagă de moleculele de ARNm care poartă codul ADN pentru MFF, aceasta blochează capacitatea celulelor de a produce proteina MFF din acele molecule de ARNm.
Majoritatea cercetărilor asupra moleculelor care influențează îmbătrânirea celulelor și țesuturilor tinde să se concentreze asupra transcrierii genelor în ARNm. Cu toate acestea, acesta este doar primul pas în procesul complex de transfer al informațiilor deținute în gene în funcționarea celulelor.
Cercetătorii EPFL au descoperit calea PUM2 / MFF atunci când au decis să investigheze pasul care are loc după transcrierea genei.
Când au testat celulele animale pentru a identifica proteinele care leagă ARN-ul care s-au schimbat odată cu înaintarea în vârstă, au descoperit că PUM2 a fost crescut în special la animalele mai în vârstă.
PUM2 se leagă doar de moleculele de ARNm care au site-uri pe care le recunoaște. Când se atașează la ARNm, oprește translația codului în proteina corespunzătoare.
Folosind o abordare „genetică a sistemelor”, echipa a descoperit un ARNm necunoscut anterior la care se leagă PUM2. Acesta a fost ARNm care poartă codul pentru ca celulele să producă MFF.
Editarea genelor a inversat efectele legate de vârstă
Într-o altă parte a studiului, cercetătorii au demonstrat cum ar putea fi inversat efectul PUM2 legat de vârstă asupra celulelor și țesuturilor.
Folosind tehnologia de editare a genei CRISPR-Cas9, au redus PUM2 în mușchii șoarecilor bătrâni prin reducerea la tăcere a genei sale de codificare corespunzătoare.
Acest lucru a dus la niveluri mai ridicate de proteine MFF, care - prin spargere crescută și eliminarea deșeurilor - au îmbunătățit funcția mitocondrială la șoarecii în vârstă.
Echipa a investigat, de asemenea, un mecanism similar la viermele rotund Caenorhabditis elegans, care este un model pe care oamenii de știință îl folosesc adesea pentru a studia căile moleculare.
La viermi rotunzi, îmbătrânirea induce niveluri mai ridicate de proteină PUF-8 care leagă ARN. Cercetătorii au descoperit că reducerea la tăcere a genei corespunzătoare pentru PUF-8 la viermii mai în vârstă a îmbunătățit funcționarea mitocondriilor și le-a extins durata de viață.
Alte studii au legat proteinele care leagă ARN de bolile degenerative neuromusculare. De asemenea, au demonstrat că se adună adesea în aglomerări numite granule patologice.
Cercetătorii EPFL au descoperit că PUM2 are o tendință similară, odată cu îmbătrânirea, de a se aglomera în particule care se leagă și captează ARNm MFF.
