Zacielenie na tento proteín by mohlo pomôcť v boji proti starnutiu
Vedci objavili neznámy genetický mechanizmus bunkového metabolizmu, ktorý je so starnutím čoraz nefunkčnejší.
Vedci z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) vo Švajčiarsku naznačujú, že ich objavy by mohli viesť k novým cieľom liečby v boji proti starnutiu a podmienkam súvisiacim s vekom.
Ich objav sa týka proteínu, ktorý mení funkciu mitochondrií, čo sú malé energetické jednotky vo vnútri buniek, ktoré im dodávajú energiu.
Tím EPFL zistil, že mozgové a svalové tkanivo starých zvierat malo vysoké hladiny proteínu, ktorý sa nazýva pumilio RNA viažuci člen rodiny 2 (PUM2).
Študijný príspevok v časopise Molekulárna bunka popisuje, ako starnutie indukuje vyššie hladiny PUM2, ktoré naopak znižujú hladiny iného proteínu nazývaného mitochondriálny štiepny faktor (MFF).
MFF pomáha bunkám rozložiť veľké mitochondrie na menšie jednotky a vyčistiť ich. Vzorky tkaniva odležaných zvierat mali tiež nižšie hladiny MFF.
Vedci naznačujú, že s pribúdajúcim vekom zvierat sa dráha PUM2 / MFF stáva čoraz viac dysregulovanou.
Keď hladiny PUM2 stúpajú, znižujú úrovne VFR. Výsledkom je, že bunky čoraz viac nie sú schopné rozbiť sa a vyčistiť menšie mitochondrie. Postupom času sa bunky a tkanivá hromadia čoraz viac veľkých a nezdravých mitochondrií.
Proteíny viažuce RNA a starnutie
PUM2 je proteín viažuci RNA. Tieto molekuly menia génovú expresiu väzbou na molekuly messenger RNA (mRNA), ktoré nesú DNA kód pre bunky na spracovanie.
V nedávnej štúdii tím objavil, že keď sa PUM2 viaže na molekuly mRNA, ktoré nesú kód DNA pre MFF, blokuje schopnosť buniek vyrábať MFF proteín z týchto molekúl mRNA.
Väčšina výskumov molekúl, ktoré ovplyvňujú starnutie v bunkách a tkanivách, sa zameriava na transkripciu génov do mRNA. Je to však iba prvý krok v komplexnom procese prenosu informácií uchovávaných v génoch do fungovania buniek.
Vedci z EPFL objavili dráhu PUM2 / MFF, keď sa rozhodli preskúmať krok, ktorý nastane po génovej transkripcii.
Keď robili skríning zvieracích buniek na identifikáciu proteínov viažucich sa na RNA, ktoré sa menili s vekom, zistili, že PUM2 bola obzvlášť zvýšená u starších zvierat.
PUM2 sa viaže iba na molekuly mRNA, ktoré majú miesta, ktoré rozpoznáva. Keď sa pripojí k mRNA, zastaví preklad kódu na zodpovedajúci proteín.
Použitím prístupu „systémovej genetiky“ tím objavil predtým neznámu mRNA, na ktorú sa viaže PUM2. To bola mRNA, ktorá nesie kód pre bunky na výrobu MFF.
Úpravy génov zvrátili účinky súvisiace s vekom
V ďalšej časti štúdie vedci preukázali, ako je možné zvrátiť s vekom súvisiaci účinok PUM2 na bunky a tkanivá.
Pomocou technológie úpravy génov CRISPR-Cas9 redukovali PUM2 vo svaloch starých myší umlčaním zodpovedajúceho kódujúceho génu.
To viedlo k vyšším hladinám proteínu MFF, čo - zvýšeným rozpadom a odstraňovaním odpadu - zlepšilo mitochondriálnu funkciu u starnúcich myší.
Tím tiež skúmal podobný mechanizmus u škrkavky Caenorhabditis elegans, čo je model, ktorý vedci často používajú na štúdium molekulárnych dráh.
U škrkaviek starnutie indukuje vyššie hladiny proteínu PUF-8 viažuceho RNA. Vedci zistili, že umlčanie zodpovedajúceho génu pre PUF-8 u starších červov zlepšilo fungovanie ich mitochondrií a predĺžilo ich životnosť.
Ďalšie štúdie spájajú proteíny viažuce RNA s neuromuskulárnymi degeneratívnymi ochoreniami. Tiež preukázali, že sa často hromadia do zhlukov, ktoré sa nazývajú patologické granuly.
Vedci z EPFL zistili, že PUM2 má podobnú tendenciu k starnutiu zhlukovať sa do častíc, ktoré sa viažu a zachytávajú mRNA MFF.
