Старение — сложный биологический процесс, который сопровождается увеличением количества агрегатов токсичных белков в клетках. Ученые считают их причиной различных нейродегенеративных расстройств, таких как болезнь Альцгеймера, Хантингтона и болезнь Паркинсона.
Однако их точная роль остается малоизученной. Коллективная группа, возглавляемая Ф.-Ульрихом Хартлом из MPIB, теперь использовала крошечного нематодного червя Caenorhabditis elegans (сокращенно C. elegans) в качестве модельного организма для анализа изменений, которые происходят в протеоме (всех белках в целом) во время срок жизни. «Это исследование является самым обширным в своем роде для всего организма, в котором оценивается более 5000 различных белков в разные моменты времени во время старения», — объясняет Прасад Кастури, первый автор вместе с Дирком Вальтером в равной степени.Исследователи смогли показать, что протеом претерпевает значительные изменения с возрастом червей. Около одной трети количественно определенных белков значительно изменяются по количеству.
Нормальная связь между различными белками, которая имеет решающее значение для правильного функционирования клеток, утрачивается. Этот сдвиг подавляет механизм контроля качества белков и снижает функциональность белков.
Это отражается в широко распространенной агрегации избыточных белков, что в конечном итоге приводит к гибели животных.Основываясь на этих выводах, исследователи также проанализировали, как генетически измененные черви с значительно большей или меньшей продолжительностью жизни справляются с этими изменениями. «Мы обнаружили, что протеомный дисбаланс наступает раньше и усиливается у короткоживущих червей. В отличие от них, долгоживущие черви справляются гораздо лучше, и их протеомный состав менее резко отклоняется от такового у молодых животных», — говорит Кастури. Удивительно, но долгоживущие черви все чаще откладывают излишки и вредные белки в нерастворимых агрегатах, тем самым снижая давление на растворимый функциональный протеом.
Однако, в отличие от агрегатов, обнаруженных у короткоживущих животных, эти отложения были обогащены вспомогательными белками — так называемыми молекулярными шаперонами — которые, по-видимому, предотвращали токсические эффекты, обычно оказываемые агрегатами.«Эти данные демонстрируют, что клетки специфически накапливают богатые шаперонами белковые агрегаты в качестве механизма безопасности.
Следовательно, агрегаты, по-видимому, являются важной частью здорового старения», — объясняет Кастури. Действительно, известно, что нерастворимые белковые агрегаты также накапливаются в мозге здоровых пожилых людей.
До сих пор исследователи предполагали, что нейродегенерация и деменция, по-видимому, в основном вызваны аберрантными видами белка, накапливающимися в агрегатах. Это предположение теперь может быть снова проверено: «Очевидно, что агрегаты не всегда вредны. Поиск способов концентрации вредных белков в нерастворимых отложениях может быть полезной стратегией, позволяющей избежать или отложить нейродегенеративные заболевания с возрастом», — классифицирует результаты Ф.-Ульрих Хартл. .