Cílení na tento protein by mohlo pomoci v boji proti stárnutí
Vědci objevili neznámý genetický mechanismus buněčného metabolismu, který se stárnutím stává stále nefunkčnějším.
Vědci z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ve Švýcarsku naznačují, že jejich nálezy by mohly vést k novým cílům léčby v boji proti stárnutí a podmínkám souvisejícím s věkem.
Jejich objev se týká proteinu, který mění funkci mitochondrií, což jsou malé energetické jednotky uvnitř buněk, které jim dodávají jejich energii.
Tým EPFL zjistil, že mozková a svalová tkáň starých zvířat měla vysokou hladinu proteinu, který se nazývá pumilio RNA vazebný člen rodiny 2 (PUM2).
Studie v časopise Molekulární buňka popisuje, jak stárnutí indukuje vyšší hladiny PUM2, což zase snižuje hladiny dalšího proteinu zvaného mitochondriální štěpný faktor (MFF).
MFF pomáhá buňkám rozdělit velké mitochondrie na menší jednotky a vyčistit je. Vzorky tkáně starých zvířat také měly nižší hladiny MFF.
Vědci naznačují, že s věkem zvířat se dráha PUM2 / MFF stává stále více dysregulovanou.
Jak hladiny PUM2 stoupají, snižují úrovně MFF. Výsledkem je, že buňky jsou stále více neschopné se rozpadat a odstraňovat menší mitochondrie. Postupem času se buňky a tkáně hromadí více a více velkých, nezdravých mitochondrií.
Proteiny vázající RNA a stárnutí
PUM2 je protein vázající RNA. Tyto molekuly mění genovou expresi vazbou na molekuly messenger RNA (mRNA), které přenášejí kód DNA pro zpracování buněk.
V nedávné studii tým objevil, že když se PUM2 váže na molekuly mRNA, které nesou kód DNA pro MFF, blokuje schopnost buněk vytvářet protein MFF z těchto molekul mRNA.
Většina výzkumů molekul, které ovlivňují stárnutí v buňkách a tkáních, má tendenci se soustředit na transkripci genů do mRNA. Toto je však jen první krok v komplexním procesu přenosu informací uchovávaných v genech do fungování buněk.
Vědci EPFL objevili dráhu PUM2 / MFF, když se rozhodli vyšetřit krok, který nastane po genové transkripci.
Když skrínovali zvířecí buňky, aby identifikovali proteiny vázající RNA, které se s věkem měnily, zjistili, že PUM2 byl zvláště zvýšený u starších zvířat.
PUM2 se váže pouze na molekuly mRNA, které mají místa, která rozpoznává. Když se připojí k mRNA, zastaví překlad kódu na odpovídající protein.
Použitím přístupu „systémová genetika“ tým objevil dříve neznámou mRNA, na kterou se váže PUM2. To byla mRNA, která nese kód pro buňky k výrobě MFF.
Úpravy genů zvrátily účinky související s věkem
V další části studie vědci prokázali, jak je možné zvrátit účinek PUM2 související s věkem na buňky a tkáně.
Pomocí technologie úpravy genů CRISPR-Cas9 redukovali PUM2 ve svalech starých myší umlčením odpovídajícího kódujícího genu.
To vedlo k vyšším hladinám MFF proteinu, který - zvýšeným rozpadem a odstraňováním odpadu - zlepšil mitochondriální funkci u starších myší.
Tým také zkoumal podobný mechanismus u škrkavky Caenorhabditis elegans, což je model, který vědci často používají ke studiu molekulárních drah.
U škrkavek stárnutí indukuje vyšší hladiny proteinu PUF-8 vázajícího RNA. Vědci zjistili, že umlčení odpovídajícího genu pro PUF-8 u starších červů zlepšilo fungování jejich mitochondrií a prodloužilo jejich životnost.
Jiné studie spojovaly proteiny vázající RNA s neuromuskulárními degenerativními chorobami. Rovněž prokázali, že se často hromadí do shluků nazývaných patologické granule.
Vědci EPFL zjistili, že PUM2 má podobnou tendenci se stárnutím shlukovat do částic, které se vážou a zachycují MFF mRNA.
