Легкий стресс, снижающий эффективность работы митохондрий, может останавливать запрограммированные процессы старения организма. Это происходит за счет прекращения ингибирования синтеза белков теплового шока, которые регулируют стабильность белковых молекул в клетках, сообщают биологи из США и Великобритании в статье, опубликованной в Cell Reports.
Группа под руководством Ричарда Моримото (Richard Morimoto) из Северо-Западного университета экспериментировала с круглым червем Caenorhabditis elegans, модельным организмом, работа клеток которого во многом напоминает процессы в человеческом организме. Практически сразу после того, как черви становятся взрослыми, метастабильные белки в их клетках начинают образовывать сгустки, поскольку перестают работать механизмы, поддерживающие их форму и предотвращающие слипание. Это один из запрограммированных процессов старения. Если раньше считалось, что старение организма происходит исключительно за счет накопления неизбежных дефектов клеток с течением времени, то в последние годы стало понятно, что многие из процессов старения происходят запрограммированным путем, в том числе, за счет регуляции клеточной экспрессии.
Одним из важных факторов, регулирующих экспрессию генов, отвечающих за механизмы поддержания протеостаза (стабильности молекул белков), является белок теплового шока HSF-1. Между первым и вторым днем жизни на взрослой стадии C. elegans уровень этого белка существенно сокращается. Ученые провели сравнительный анализ работы генов C. elegans, выключая их по очереди с помощью РНК-интерференции и проверяя, насколько хорошо черви будут отвечать на тепловой шок. Выяснилось, что ингибирование HSF-1 связано с работой 11 генов — их выключение восстанавливало ответ на тепловой шок по крайней мере на 50 процентов. Один из генов, выполняющий те же функции, что и ген человеческой цитохром с-оксидазы электронно-транспортной цепи (ЭТЦ) митохондрий, восстанавливал этот ответ полностью.
Дальнейшие эксперименты показали, что различные способы не слишком существенного нарушения работы митохондрий могут усиливают реакцию на тепловой шок и повышают общую устойчивость клеток. Среди способов «раздражать» митохондрии ученые называют воздействие химических веществ, таких как ротенон и антимицин, а также влияние некоторых типов бактерий. Среди прочего, такой стресс поддерживал протеостаз, предотвращая накопление белковых сгустков в клетках. Это, в свою очередь, приводило к продлению жизни червей. Раньше было известно, что нарушение работы ЭТЦ может продлевать срок жизни организма, но это вызывало также ухудшение здоровья, снижение способности к размножению и сокращение численности потомства. Однако теперь исследователи выяснили, что низкий уровень стресса, воздействующий через митохондрии на экспрессию генов теплового шока, продлевал жизнь C. elegans, не вызывая подобных побочных эффектов.
В целом, ученые описывают сложную систему взаимодействия между протеостазом, работой митохондрий и белками теплового шока, воздействие на которую может приводить к снижению скорости процессов запрограмированного старения. В будущем они предполагают продолжить ее изучение.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение