Ученые из Калифорнийского университета в Беркли определили новый молекулярный путь, критически важный для старения, и подтвердили, что этим процессом можно управлять, чтобы помочь сделать старую кровь снова новой.
Исследователи обнаружили, что способность стволовых клеток крови восстанавливать повреждения, вызванные неправильным сворачиванием белков в митохондриях, энергетической станции клетки, имеет решающее значение для их выживания и регенеративной способности.
Открытие, которое будет опубликовано в выпуске журнала Science от 20 марта, имеет значение для исследований по обращению вспять признаков старения, процесса, который, как считается, вызван повышенным клеточным стрессом и повреждением.
"В конечном итоге клетка умирает, когда не справляется со стрессом," сказал старший автор исследования Даника Чен, доцент кафедры диетологии и токсикологии. "Мы обнаружили, что, замедляя активность митохондрий в стволовых клетках крови мышей, мы смогли повысить их способность справляться со стрессом и омолаживать старую кровь. Это подтверждает значение этого пути в процессе старения."
Митохондрии содержат множество белков, которые для правильного функционирования необходимо правильно свернуть. Когда сворачивание идет наперекосяк, включается митохондриальный ответ на развёрнутый белок, или UPRmt, чтобы повысить выработку специфических белков, чтобы исправить или удалить неправильно свернутый белок.
Лаборатория Чена наткнулась на важность UPRmt в старении стволовых клеток крови, изучая класс белков, известных как сиртуины, которые все чаще признаются регуляторами стрессоустойчивости.
Исследователи заметили, что уровни одного конкретного сиртуина, SIRT7, повышаются, чтобы помочь клеткам справиться со стрессом из-за неправильно свернутых белков в митохондриях. Примечательно, что уровни SIRT7 снижаются с возрастом.
Было проведено мало исследований пути UPRmt, но исследования на круглых червях показывают, что его активность увеличивается, когда происходит всплеск митохондриального роста.
Чен отметил, что взрослые стволовые клетки обычно находятся в неподвижном режиме ожидания с низкой митохондриальной активностью. Они активируются только тогда, когда это необходимо для пополнения тканей, когда митохондриальная активность увеличивается, а стволовые клетки пролиферируют и дифференцируются. Однако, когда возникают проблемы со сворачиванием белков, такой быстрый рост может нанести еще больший вред.
"Мы изолировали стволовые клетки крови от старых мышей и обнаружили, что, когда мы повысили уровень SIRT7, мы смогли снизить стресс сворачивания митохондриального белка," сказал Чен. "Затем мы трансплантировали стволовые клетки крови обратно мышам, и SIRT7 улучшил регенеративную способность стволовых клеток крови."
Новое исследование показало, что стволовые клетки крови, дефицитные по SIRT7, размножаются сильнее. Исследователи обнаружили, что этот более быстрый рост связан с увеличением производства белка и повышенной активности митохондрий, а замедление процесса, по-видимому, является критическим шагом в предоставлении клеткам времени на восстановление после стресса. Чен сравнил это с автомобильной аварией или заглохшим автомобилем на автостраде.
"Вы можете справиться с этой пробкой, удалив все заблокированные автомобили, но вы также можете предотвратить выезд на автостраду большего количества автомобилей," она сказала. "Когда возникает проблема сворачивания митохондриального белка, в митохондриях возникает пробка. Если вы предотвратите создание и добавление большего количества белков в митохондрии, вы поможете уменьшить застревание."
До этого исследования было неясно, какие стрессовые сигналы регулируют переход стволовых клеток в режим покоя и из него, и как это связано с регенерацией тканей во время старения.
"Определение роли этого митохондриального пути в стволовых клетках крови дает нам новую цель для контроля процесса старения," сказал Чен.