Старение мозга может быть вызвано нарушением производства белка

Фото из открытых источников

Открытие того, что старение мозга может быть вызвано заторами в работе белковых фабрик, может привести к появлению лучших способов, которые помогут нам сохранять ясность ума в пожилом возрасте.

Исследование мозга пресноводной рыбы, называемой киллифиш, показало, что по мере старения фабрики по производству белков в клетках начинают давать сбои при выработке ключевого класса белков, что приводит к порочному циклу упадка.

Алессандро Челлерино из Института старения имени Лейбница в Германии считает, что это открытие может привести к появлению новых способов борьбы со старением мозга. «Мы в основном говорим об улучшении когнитивных функций или предотвращении когнитивного спада, а не об увеличении продолжительности жизни», — говорит он.

Рецепты синтеза белков хранятся в ДНК наших клеток. Когда белок необходим, копии этих рецептов транскрибируются в молекулу, называемую мРНК.

Копии мРНК редактируются, или сращиваются, и отправляются на фабрики по производству белка, называемые рибосомами, которые связываются с молекулами мРНК и перемещаются по ним, считывая трехбуквенные кодоны и транслируя их в последовательность аминокислот, из которых состоит белок.

Обычно чем больше копий мРНК, тем больше белка вырабатывается. Однако всё больше исследований показывают, что по мере старения клеток человека эта корреляция нарушается, и выработка белка может снижаться, несмотря на отсутствие снижения количества мРНК.

Челлерино и его команда, возможно, выяснили, почему это происходит, изучая рибосомы в мозге стареющих рыб-килло. Исследователи использовали метод, позволяющий им получить моментальный снимок того, насколько далеко каждая рибосома продвинулась вдоль мРНК, с которой она была связана.

Они обнаружили, что по мере старения мозга киллифиш с кодонами, кодирующими аминокислоты аргинин и лизин, связывалось гораздо больше рибосом, чем можно было бы ожидать случайным образом. Это означает, что рибосомыостанавливаются на этих кодонах, останавливая производство белка до того, как он завершится.

Аргинин и лизин — положительно заряженные аминокислоты, которые в большом количестве присутствуют в белках, связывающихся с ДНК или РНК, которые также имеют отрицательный заряд. Это означает, что именно эти ДНК- и РНК-связывающие белки, скорее всего, пострадают от остановки.

Внезапно почувствовали себя старым? Современные данные свидетельствуют о том, что вместо долгого и постепенного старения мы стремительно стареем примерно в три определённых периода жизни. Возможно ли оставаться молодым дольше?

Это проблема, поскольку эти белки выполняют ключевые функции, такие как создание РНК, сплайсинг РНК, устранение повреждений ДНК и так далее.

«Известно, что с возрастом происходит повреждение ДНК, снижается выработка РНК, снижается сплайсинг,«Выработка белков снижается», — говорит Челлерино. «Мы предполагаем, что этот феномен остановки рибосом связывает все эти различные признаки старения».

Более того, рибосомы сами содержат РНК-связывающие белки, говорит он. «Таким образом, возникает порочный круг: блокируется синтез мРНК, кодирующих рибосомные белки, что приводит к снижению продукции рибосом, а значит, и синтеза белка».

Главный вопрос сейчас заключается в том, происходит ли рибосомная остановка в мозге человека. Ранее в этом году Джин Йео из Калифорнийского университета в Сан-Диего продемонстрировал, что количество РНК-связывающих белков в нейронах человека истощается по мере старения. В этом смысле его выводы согласуются с данными Челлерино, говорит он, но причина пока не ясна. «Мы выясняем, почему РНК-связывающие белки изменяются».

Если результаты исследования применимы к людям, это может привести к созданию новых методов лечения возрастных заболеваний мозга. У киллифиш остановка рибосом также запускает сигнал тревоги, который запускает воспалительную реакцию. «Постоянная активация этого пути вызывает хроническое воспаление», — говорит Челлерино. «Хроническое воспаление — очень важный фактор старения, особенно в мозге».

Здоровые привычки, такие как физические упражнения и правильное питание, действительно, по-видимому, улучшают когнитивные функции, особенно если им следовать целенаправленно.

Существуют экспериментальные препараты, которые могут блокировать этот сигнальный путь и, таким образом, могут помочь предотвратить такие условия, говорит Челлерино.

«Но что касается продолжительности жизни, пока рано что-либо точно утверждать», — говорит он. Причина, по которой рибосомы начинают останавливаться на определённых аминокислотах, пока не изучена, и также неясно, происходит ли этот процесс во всех органах.