Caltechi ja Los Angelese California ülikooli teadlased on välja töötanud uue lähenemisviisi vanusega kuhjuvate rakukahjustuste kõrvaldamiseks. See tehnika võib potentsiaalselt aidata vananemisega seotud olulisi protsesse aeglustada või tagasi pöörata. Bioloogiaprofessori Bruce Hay laboratooriumi bioloogia ja biotehnoloogia dotsendi Nikolai Kanduli juhtimisel töötasid teadlased välja meetodi mutantse DNA eemaldamiseks mitokondritest - väikestest organellidest, mis toodavad rakus suurema osa keemilisest energiast. Uuringut kirjeldav paber ilmus eelmisel nädalal ajakirjas Nature Communications.
Iga raku kohta on sadu või tuhandeid mitokondreid, millest igaühel on oma väike ringikujuline DNA genoom nimega mtDNA, mille saadused on energia tootmiseks hädavajalikud. Kuna mtDNA-l on piiratud parandusvõimalused, leitakse mtDNA normaalsed ja mutantsed versioonid sageli ühes ja samas rakus ja seda seisundit nimetatakse heteroplasmiaks. Enamik inimesi alustab elu teatud heteroplasmiatasemega ja mutantse mtDNA tase tõuseb kogu elu vältel. Mutantse mtDNA kriitilise läve ületamisel muutuvad rakud düsfunktsionaalseks või surevad.
Arvatakse, et mutantse mtDNA kuhjumine kogu elu aitab kaasa vananemisele ja vanaduse degeneratiivsete haiguste, nagu Alzheimeri tõbi, Parkinsoni tõbi ja sarkopeenia - vanusega seotud lihasjõu ja hapruse avaldumisele. Pärilikud mtDNA defektid on seotud ka paljude lastel esinevate seisunditega, sealhulgas autismiga.
"Me teame, et mtDNA mutatsiooni määra suurendamine põhjustab enneaegset vananemist," ütleb Hay, Caltechi bioloogia ja biotehnika insener. „Koos mtDNA akumuleerumisega olulistes kudedes nagu neuronid ja lihased kaotab see olulisi funktsioone. Kui suudaksime vähendada mutantse mtDNA hulka, võiksime vananemise olulisi aspekte aeglustada või tagasi pöörata."
Teadlased on geneetiliselt muundanud tavalise puuviljakärbse Drosophila, nii et umbes 75% lendamiseks vajaminevate lihaste mtDNA-st, mis on loomariigis väga energianõudlik, läbis varases täiskasvanueas mutatsioonid. See mudel tähendab noorte loomade vananemist. Drosophila kasvab kiiresti ja enamikul inimese haigusgeenidel on ka kärbses vasteid, seega on need olulised inimese haigustega seotud protsesside uurimiseks. Teadlased otsustasid keskenduda lihaskonnale, kuna selle koed lagunevad vananemisega kõigil loomadel, sealhulgas inimestel.
Erinevalt tuuma DNA mutatsioonidest, mida saab parandada rakuliste parandusmehhanismidega, on mtDNA mutatsioone sageli võimatu fikseerida. Kuid rakud suudavad laguneda ja eemaldada mittestandardsed mitokondrid mitofaagia kaudu, mis on omamoodi rakukvaliteedi kontroll. Enne seda tööd oli ebaselge, kas see protsess võib selektiivselt mutant-mtDNA-st vabaneda.
Teadlased leidsid, et kui nad suurendasid kunstlikult mitofaagiat soodustavate geenide, sealhulgas mitmete Parkinsoni tõve pärilike vormidega seotud geenide aktiivsust, vähenes mutantse mtDNA osakaal kärbeste lihasrakkudes dramaatiliselt. Näiteks parkiini geeni üleekspressioon, mis viib eelkõige düsfunktsionaalsete mitokondrite eemaldamiseni ja on Parkinsoni tõve mutantne perekondlik vorm, vähendas mutantse mtDNA osakaalu 76% -lt 5% -le; ja Atg1 geeni üleekspressioon vähendas selle osakaalu 4% -ni.
"See reduktsioon kõrvaldab täielikult nende rakkude kõik metaboolsed defektid, noorendades sisuliselt nende energiat tootvat seisundit," märgib Hay. "Katsed näitavad selgelt, et mutantse mtDNA taset rakkudes saab vähendada tavaliste rakuprotsesside hoolika reguleerimisega."
Reklaamvideo:
Nüüd, kui teadlased teavad, et mtDNA kvaliteedijuhtimine on tõepoolest võimalik ja seda saab parandada, on vaja luua ravimid, mis võivad viia samade mõjudeni. Tulevikus kavatsevad teadlased luua ravimeid, mille abil on võimalik rakke perioodiliselt puhastada, eemaldades kahjustatud mtDNA ajust, lihastest ja muudest kudedest. See aitab meil säilitada oma intellektuaalseid võimeid, liikuvust ja muuta meid üldiselt tervislikumaks.
ILYA KHEL
