Mērķa noteikšana šim proteīnam varētu palīdzēt apkarot novecošanos
Zinātnieki ir atklājuši nezināmu šūnu vielmaiņas ģenētisko mehānismu, kas ar vecumu kļūst arvien nedarbīgāks.
Pētnieki École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) Šveicē norāda, ka viņu atklājumi varētu novest pie jauniem ārstēšanas mērķiem, lai apkarotu novecošanu un ar vecumu saistītus apstākļus.
Viņu atklājums attiecas uz olbaltumvielām, kas maina mitohondriju darbību, kas ir niecīgās enerģijas vienības šūnu iekšienē, kas dod tām enerģiju.
EPFL komanda atklāja, ka vecu dzīvnieku smadzenēs un muskuļu audos ir augsts olbaltumvielu līmenis, ko sauc par pumilio RNS saistošo ģimenes locekli 2 (PUM2).
Mācību darbs žurnālā Molekulārā šūna apraksta, kā novecošana izraisa augstāku PUM2 līmeni, kas, savukārt, samazina cita proteīna līmeni, ko sauc par mitohondriju skaldīšanas faktoru (MFF).
MFF palīdz šūnām sadalīt lielās mitohondrijas mazākās vienībās un notīrīt tās. Arī vecāku dzīvnieku audu paraugiem bija zemāks MFF līmenis.
Pētnieki ierosina, ka, dzīvniekiem novecojot, PUM2 / MFF ceļš kļūst arvien vairāk neregulēts.
Pieaugot PUM2 līmenim, tie pazemina DFS līmeni. Rezultāts ir tas, ka šūnas arvien vairāk nespēj sadalīties un iztīrīt mazākus mitohondrijus. Laikam ejot, šūnās un audos uzkrājas arvien vairāk lielu, neveselīgu mitohondriju.
RNS saistošie proteīni un novecošana
PUM2 ir RNS saistošs proteīns. Šīs molekulas maina gēnu ekspresiju, saistoties ar kurjera RNS (mRNS) molekulām, kas pārnēsā DNS kodu šūnu apstrādei.
Nesenajā pētījumā komanda atklāja, ka tad, kad PUM2 saistās ar mRNS molekulām, kas satur MFF DNS kodu, tas bloķē šūnu spēju izgatavot MFF olbaltumvielu no šīm mRNS molekulām.
Lielākā daļa pētījumu par molekulām, kas ietekmē novecošanos šūnās un audos, parasti koncentrējas uz gēnu transkripciju mRNS. Tomēr tas ir tikai pirmais solis sarežģītajā procesā, pārnesot gēnos esošo informāciju šūnu darbībā.
EPFL pētnieki atklāja PUM2 / MFF ceļu, kad viņi nolēma izpētīt soli, kas notiek pēc gēnu transkripcijas.
Pārbaudot dzīvnieku šūnas, lai identificētu RNS saistošās olbaltumvielas, kas mainījās ar vecumu, viņi atklāja, ka gados vecākiem dzīvniekiem PUM2 bija īpaši paaugstināts.
PUM2 saistās tikai ar mRNS molekulām, kurām ir vietas, kuras tas atpazīst. Pievienojoties mRNS, tas pārtrauc koda tulkošanu attiecīgajā proteīnā.
Izmantojot “sistēmu ģenētikas” pieeju, komanda atklāja iepriekš nezināmu mRNS, ar kuru PUM2 saistās. Šī bija mRNS, kas satur šūnu kodu, lai izveidotu MFF.
Gēnu rediģēšana mainīja ar vecumu saistītos efektus
Citā pētījuma daļā pētnieki parādīja, kā varētu būt iespējams mainīt PUM2 ar vecumu saistīto ietekmi uz šūnām un audiem.
Izmantojot CRISPR-Cas9 gēnu rediģēšanas tehnoloģiju, viņi samazināja PUM2 veco peles muskuļos, apklusinot tam atbilstošo kodējošo gēnu.
Tas noveda pie augstāka MFF olbaltumvielu līmeņa, kas - palielinot sadalīšanos un atkritumu attīrīšanu - uzlaboja mitohondriju funkciju vecām pelēm.
Komanda arī izmeklēja līdzīgu mehānismu apaļtārpā Caenorhabditis elegans, kas ir modelis, kuru zinātnieki bieži izmanto molekulāro ceļu izpētei.
Apaļajā tārpā novecošana izraisa augstāku RNS saistošā proteīna PUF-8 līmeni. Pētnieki atklāja, ka attiecīgā PUF-8 gēna apklusināšana vecākiem tārpiem uzlaboja viņu mitohondriju darbību un pagarināja viņu dzīves ilgumu.
Citi pētījumi ir saistījuši RNS saistošos proteīnus ar neiromuskulārām deģeneratīvām slimībām. Viņi arī ir pierādījuši, ka tie bieži savācas gabalos, ko sauc par patoloģiskām granulām.
EPFL pētnieki atklāja, ka PUM2 ar novecošanos ir līdzīga tendence salipt daļiņās, kas saistās un uztver MFF mRNS.
