Oι μακρόβιες πρωτεΐνες «αδύναμος κρίκος» στη διαδικασία της γήρανσης

Οι μακράς διάρκειας ζωής πρωτεΐνες του εγκεφάλου συνδέονται με την κατανόηση της μοριακής βάσης της γήρανσης του πληθυσμού, σύμφωνα με νέα μελέτη.

Οι πρωτεΐνες είναι οι κύριοι πρωταγωνιστές των κυττάρων, που εκτελούν τα καθήκοντα που καθορίζονται από τις κωδικοποιημένες πληροφορίες που υπάρχουν στα γονίδιά μας. Οι περισσότερες πρωτεΐνες ζουν μόνο δύο ημέρες ή και λιγότερο, διασφαλίζοντας ότι οι ζημιές από τις αναπόφευκτες χημικές τροποποιήσεις αποκαθίστανται μέσω νέων λειτουργικών αντιγράφων. Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Cell, μια ομάδα με επικεφαλής ερευνητές του Ινστιτούτου Salk προσδιόρισε ένα μικρό υποσύνολο πρωτεϊνών του εγκεφάλου που επιμένουν για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, που μπορεί να φτάσει ή και να ξεπεράσει το ένα έτος, χωρίς να αντικατασταθούν. Αυτές οι μακράς διάρκειας ζωής πρωτεΐνες ζουν περισσότερο από την τυπική πρωτεΐνη και η ταυτοποίησή τους μπορεί να συνδέεται με την κατανόηση της μοριακής βάσης της γήρανσης του πληθυσμού.

«Η μακροζωία της πρωτεΐνης μπορεί να συνεισφέρει σημαντικά στην κυτταρική γήρανση. Ο απλός εντοπισμός όλων αυτών των μακρόβιων πρωτεϊνών μάς επιτρέπει να εστιάσουμε πάνω τους, καθώς αυτές μπορεί να είναι ο αδύναμος κρίκος της γήρανσης του πρωτεώματος», λέει ο Martin Hetzer, καθηγητής Μοριακής και Κυτταρικής Βιολογίας του Salk και ένας από τους κύριους συγγραφείς της μελέτης.

Η μελέτη παρέχει την πρώτη ολοκληρωμένη και αμερόληπτη ταυτοποίηση του μακράς διάρκειας ζωής πρωτεώματος, ολόκληρου δηλαδή του συνόλου των πρωτεϊνών που εκφράζονται από ένα γονιδίωμα κάτω από ένα δεδομένο σύνολο περιβαλλοντικών συνθηκών.

Σε μια άλλη μελέτη που δημοσιεύτηκε νωρίτερα στο περιοδικό Science,  ο Hetzer και οι συνεργάτες του είχαν εντοπίσει μακρόβιες πρωτεΐνες σε μια υπο-κυτταρική θέση, τον πυρήνα. Η νέα μελέτη πηγαίνει τα ευρήματα του Science ένα βήμα παραπέρα, παρέχοντας ένα σύστημα για όλη την ταυτοποίηση των πρωτεϊνών μακράς διάρκειας ζωής στον εγκέφαλο ενός αρουραίου, σε ένα εργαστηριακό μοντέλο ανθρώπινης βιολογίας. Οι επιστήμονες βρήκαν και στον εγκέφαλο του αρουραίου μακρόβιες πρωτεΐνες, συμπεριλαμβανομένων και εκείνων που εμπλέκονται στη γονιδιακή έκφραση, την επικοινωνία των νευρωνικών κυττάρων και τις ενζυματικές διαδικασίες, καθώς και τα μέλη του συμπλόκου του πυρηνικού πόρου (NPC), που είναι υπεύθυνος για όλη την κυκλοφορία μέσα κι έξω από τον πυρήνα. Επιπλέον, διαπίστωσαν ότι το NPC υπόκειται σε αργό αλλά τετελεσμένο κύκλο εργασιών, μέσω ανταλλαγών με μικρότερα υποσυγκροτήματα, που μπορούν να βοηθήσουν να ξεκαθαρίσει η συσσώρευση των κατεστραμμένων στοιχείων.

«Είναι περίπου κάτι σαν το αυτοκίνητο, που δεν το αντικαθιστούμε ολόκληρο, αλλά μόνο τα εξαρτήματα που έχουν χαλάσει», λέει ο συν-συγγραφέας της μελέτης, Brandon Toyama, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο εργαστήριο του Hetzer.

Ο Hetzer και οι συνεργάτες του έχουν διαπιστώσει στο παρελθόν ότι η επιδείνωση του NPC (σύμπλοκο πυρηνικού πόρου) θα μπορούσε να είναι ένας γενικός μηχανισμός γήρανσης που οδηγεί σε σχετιζόμενες με την ηλικία βλάβες στην λειτουργία του πυρήνα. Αλλες εργαστηριακές μελέτες έχουν συνδέσει την ομοιόσταση* της πρωτεΐνης ή την εσωτερική σταθερότητα με τη μείωση της κυτταρικής λειτουργίας και ως εκ τούτου την ασθένεια. Τα νέα ευρήματα αποκαλύπτουν κυτταρικά συστατικά που βρίσκονται σε αυξημένο κίνδυνο για συσσώρευση ζημιών που συνδέονται με τη μακροπρόθεσμη εμμονή της πρωτεΐνης στην κυτταρική διαδικασία γήρανσης.

«Τώρα που έχουμε εντοπίσει τις μακρόβιες πρωτεΐνες μπορούμε να αρχίσουμε να εξετάζουμε πώς αυτές μπορούν να επηρεάσουν τη γήρανση και τι κάνει το κύτταρο για να αντισταθμίσει την αναπόφευκτη ζημία», λέει ο Τοyama.

* Ομοιόσταση: Ικανότητα του οργανισμού μέσω συγκεκριμένων μηχανισμών που ρυθμίζουν τη θερμοκρασία  του σώματος, τα ph του αίματος, τη συγκέντρωση της γλυκόζης και αλάτων στο αίμα, να διατηρεί το εσωτερικό του περιβάλλον σταθερό, ανεξάρτητα από τις συνθήκες του εξωτερικού περιβάλλοντος στο οποίο ζει.