يمكن أن يساعد استهداف هذا البروتين في مكافحة الشيخوخة
اكتشف العلماء آلية وراثية غير معروفة لعملية التمثيل الغذائي للخلايا والتي تصبح مختلة بشكل متزايد مع تقدم العمر.
يقترح الباحثون في مدرسة البوليتكنيك الفيدرالية في لوزان (EPFL) في سويسرا أن النتائج التي توصلوا إليها يمكن أن تؤدي إلى أهداف جديدة لعلاجات مكافحة الشيخوخة والحالات المرتبطة بالعمر.
يتعلق اكتشافهم ببروتين يغير وظيفة الميتوكوندريا ، وهي وحدات طاقة صغيرة داخل الخلايا تمنحها طاقتها.
وجد فريق EPFL أن أنسجة المخ والعضلات من الحيوانات المسنة تحتوي على مستويات عالية من البروتين ، وهو ما يسمى بفرد عائلة pumilio RNA 2 (PUM2).
ورقة دراسية في المجلة الخلية الجزيئية يصف كيف تحفز الشيخوخة مستويات أعلى من PUM2 ، والتي بدورها تقلل من مستويات بروتين آخر يسمى عامل انشطار الميتوكوندريا (MFF).
يساعد MFF الخلايا على تقسيم الميتوكوندريا الكبيرة إلى وحدات أصغر وإزالتها. عينات الأنسجة من الحيوانات المسنة كانت تحتوي أيضًا على مستويات أقل من MFF.
يقترح الباحثون أنه مع تقدم الحيوانات في العمر ، يصبح مسار PUM2 / MFF غير منظم بشكل متزايد.
مع ارتفاع مستويات PUM2 ، فإنها تخفض مستويات MFF. والنتيجة هي أن الخلايا تصبح غير قادرة على نحو متزايد على التفكك والتخلص من الميتوكوندريا الأصغر. مع مرور الوقت ، تتراكم الخلايا والأنسجة المزيد والمزيد من الميتوكوندريا غير الصحية.
البروتينات المرتبطة بـ RNA والشيخوخة
PUM2 هو بروتين مرتبط بالـ RNA. تغير هذه الجزيئات التعبير الجيني عن طريق الارتباط بجزيئات الحمض النووي الريبي المرسال (mRNA) التي تحمل شفرة الحمض النووي للخلايا لتقوم بمعالجتها.
في الدراسة الأخيرة ، اكتشف الفريق أنه عندما يرتبط PUM2 بجزيئات mRNA التي تحمل رمز DNA لـ MFF ، فإنه يمنع قدرة الخلايا على صنع بروتين MFF من جزيئات mRNA هذه.
تميل معظم الأبحاث حول الجزيئات التي تؤثر على الشيخوخة في الخلايا والأنسجة إلى التركيز على نسخ الجينات إلى mRNA. ومع ذلك ، فهذه ليست سوى الخطوة الأولى في العملية المعقدة لنقل المعلومات الموجودة في الجينات إلى عمل الخلايا.
اكتشف باحثو EPFL مسار PUM2 / MFF عندما قرروا التحقيق في الخطوة التي تحدث بعد النسخ الجيني.
عندما قاموا بفحص الخلايا الحيوانية لتحديد البروتينات المرتبطة بالـ RNA التي تغيرت مع تقدم العمر ، وجدوا أن PUM2 كان مرتفعًا بشكل خاص في الحيوانات الأكبر سنًا.
يرتبط PUM2 فقط بجزيئات mRNA التي لها مواقع يتعرف عليها. عندما يرتبط بـ mRNA ، فإنه يوقف ترجمة الكود إلى البروتين المقابل.
من خلال استخدام نهج "جينات الأنظمة" ، اكتشف الفريق mRNA غير معروف سابقًا والذي يرتبط به PUM2. كان هذا هو mRNA الذي يحمل رمز الخلايا لتكوين MFF.
عكس التحرير الجيني التأثيرات المرتبطة بالعمر
في جزء آخر من الدراسة ، أوضح الباحثون كيف يمكن عكس التأثير المرتبط بالعمر لـ PUM2 على الخلايا والأنسجة.
باستخدام تقنية تحرير الجينات CRISPR-Cas9 ، قاموا بتقليل PUM2 في عضلات الفئران القديمة عن طريق إسكات جين التشفير المقابل.
أدى ذلك إلى مستويات أعلى من بروتين MFF ، والذي - من خلال زيادة التكسير وإزالة النفايات - أدى إلى تحسين وظيفة الميتوكوندريا في الفئران المسنة.
حقق الفريق أيضًا في آلية مماثلة في الدودة المستديرة أنواع معينة انيقة، وهو نموذج يستخدمه العلماء غالبًا لدراسة المسارات الجزيئية.
في الدودة المستديرة ، تؤدي الشيخوخة إلى مستويات أعلى من البروتين الرابط للحمض النووي الريبي PUF-8. وجد الباحثون أن إسكات الجين المقابل لـ PUF-8 في الديدان الأكبر سنًا يحسن أداء الميتوكوندريا لديهم ويطيل من عمرهم.
ربطت دراسات أخرى بين البروتينات المرتبطة بـ RNA والأمراض التنكسية العصبية والعضلية. لقد أظهروا أيضًا أنهم غالبًا ما يتجمعون في كتل تسمى الحبيبات المرضية.
وجد باحثو EPFL أن PUM2 لديه ميل مماثل ، مع تقدم العمر ، للتكتل في جزيئات تربط وتلتقط MFF mRNA.
