Поиск публикаций  |  Научные конференции и семинары  |  Новости науки  |  Научная сеть
Новости науки - Комментарии ученых и экспертов, мнения, научные блоги
Реклама на проекте

Митохондриальные сигналы увеличивают продолжительность жизни

Четверг, 03 Февраль, 13:02, m-batin.livejournal.com
Так считают ученые Института биологических исследований Солка (Salk Institute for Biological Studies), опубликовавшие в январе 2011 года статью в журнале Cell. Эндрю Диллин (Andrew Dillin) из Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute) и его коллеги использовали круглых червей Ceanorhabditis elegans, чтобы показать, что вмешательство в функции митохондрий определенных типов клеток червя вызывает передачу сигналов, регулирующих продолжительность жизни всего организма.

«В данной работе мы показали, как сигналы, посылаемые находящимися в состоянии стресса митохондриями, передаются в отдаленные ткани, способствуя выживанию и увеличению продолжительности жизни», - комментирует свое исследование Диллин, адъюнкт-профессор лаборатории молекулярной и клеточной биологии.

Природа сигнала, посылаемого клетками с находящимися в состоянии стресса митохондриями – гипотетического фактора, названного Диллином «митокином» - остается неизвестной. Тем не менее, он предполагает, что митокины могут быть когда-либо использованы в качестве посланников от здоровых к нездоровым тканям для лечения дегенеративных заболеваний.

«Представьте себе, что мы могли бы потревожить митохондрии в печени и заставить их посылать митокин дегенерирующим нейронам», - говорит он. «Вместо того чтобы добиваться попадания в головной мозг лекарственного препарата, мы бы смогли использовать способность самого организма посылать естественные спасательные сигналы».

Увеличение продолжительности жизни, обусловленное уменьшением активности митохондрий, может показаться парадоксальным. Как поддержание электростанций в активном состоянии может обернуться чем-либо, кроме плюса?

Но оказывается, что многие ученые, включая Диллина, наблюдали загадочную корреляцию между митохондриями, генерацией энергии в клетке и продолжительностью жизни – взаимосвязь, которая предполагает, что для того, чтобы жить долго, совсем не обязательно процветать на субклеточном уровне.

«Еще постдокторантом я проводил скрининг генов червя, увеличивающих продолжительность жизни», - рассказывает Диллин, вспоминая исследование, опубликованное в 2002 году в журнале Science, которое вдохновило его на настоящую работу. «Многие гены были связаны с функциями митохондрий. При их отключении черви жили дольше, хотя их дыхание и метаболизм снижались. Мы задались вопросом, именно ли это было причиной увеличения продолжительности жизни животных».

Последняя статья в Cell показывает, что все не так просто. Диллин и его аспиранты Дженни Дюрье (Jenni Durieux) и Сюзанна Вольф (Suzanne Wolff) создали «трансгенных» червей с инактивированным геном ссо-1. Ген ссо-1 кодирует белок, важный для биохимических реакций, известных как электрон-транспортная цепь (ЭТЦ), или дыхательная цепь переноса электронов, которые необходимы митохондриям, и всей клетке, для генерации энергии.

Пояснения к картинке
Черви с избирательно нарушенной потерей гена ссо-1 функцией митохондрий в клетках кишечника или нейронах жили дольше нормальных червей, в то время как на животных с нарушениями ЭТЦ в клетках мышц, кожи или половых клетках эта закономерность не распространялась. Исходя из результатов экспериментов, ученые предположили, что продолжительность жизни увеличивает уникальный сигнал, исходящий от находящихся в состоянии стресса митохондрий в нейронах или клетках кишечника, передаваемый в отдаленные ткани. (Рисунок: cell.com)

Главное открытие состояло в том, что черви с ЭТЦ, избирательно нарушенной потерей ссо-1 либо в клетках кишечника, либо в нейронах, жили дольше нормальных червей, в то время как на животных с нарушениями ЭТЦ в клетках мышц, кожи или половых клетках эта закономерность не распространялась. Исходя из результатов экспериментов, ученые предположили, что продолжительность жизни увеличивал уникальный сигнал, исходящий от поврежденных митохондрий в нейронах или клетках кишечника и передаваемый в отдаленные ткани.

«Любопытно, что для получения максимального эффекта манипуляции с ЭТЦ должны были производиться в течение критического временного окна в жизни червя», - подчеркивает Диллин. «Если перенести эти данные на человека, то манипуляции с митохондриями 30-ти летнего добавили бы ему 15 лет жизни, а вот 80-ти летний выиграл бы только 2-3 года».

Чтобы определить, как клетки реагируют на сигналы об увеличении продолжительности жизни, ученые провели мониторинг плана экстренного спасения клеток, называемого в русскоязычной литературе ответом неструктурированных белков (Unfolded Protein Response - UPR), хотя, вероятно, правильнее было бы называть его ответом на неструктурированные белки, так как в первом случае получается, что сами неструктурированные белки организуют защиту против себя. Клетки приводят в действие этот план при излишнем накоплении белков, сопровождающемся нарушением их фолдинга. Нарушение структуры белков оказывает на клетку токсическое воздействие и, чтобы избежать ее смерти, UPR мобилизует команду помощников, которые восстанавливают структуру накапливающихся в эндоплазматическом ретикулуме деструктурированных протеинов. Если же механизм по каким-либо причинам не срабатывает, запускается программа самоуничтожения клетки – апоптоз.

Когда Диллин и его коллеги начали кормить червей химическими веществами, блокирующими UPR, они обнаружили, что нарушение функции ссо-1 в нейронах или клетках кишечника больше не оказывало положительного эффекта на продолжительность жизни. Это важное открытие иллюстрирует, что увеличивающим продолжительность жизни фактором является именно инициация рефолдинга белков, в данном случае в ответ на отдаленный митохондриальный стресс.

До 2000 года учебники биологии описывали митохондрии только в терминологии выработки энергии. «Нас захватила метаболическая функция митохондрий», - говорит Диллин, замечая, что увеличивающие продолжительность жизни сигналы, описываемые в их статье, не являются метаболическими в строгом смысле слова. «Но теперь мы узнали и о многих других важных функциях, осуществляемых митохондриями».

Например, «метаболическое» объяснение увеличения продолжительности жизни, известное как «теория скорости жизни», выглядит следующим образом: интенсивно работающие митохондрии сжигают свечу клеточной энергии с двух концов, приводя к преждевременной кончине. И наоборот, скупо тратящие энергию клетки живут дольше.

Исследование Диллина опровергает такой сценарий. «Мы показали, что все сводится к фолдингу белков», - говорит он. «Эта тема объединяет все исследования моей лаборатории».

По материалам LifeSciencesToday на основе информации When less is more: how mitochondrial signals extend lifespan 
Аннотация к статье в журнале Cell: The Cell-Non-Autonomous Nature of Electron Transport Chain-Mediated Longevity  
Читать полную новость с источника 

Комментарии (0)