Продление жизни: отключите белки трансляционного контроля митохондрий

Как митохондрии управляют старением
Кирилл Стасевич, Компьюлента

Митохондрии влияют на процессы старения не только через окислительный стресс, источником и ликвидатором которого она является. Подавление активности белков, обслуживающих синтез в митохондриях, приводит к увеличению жизни клетки, независимо от её чувствительности к окислительному стрессу.

Митохондрия клетки кишечного эпителия.
На внутренних складках мембраны протекают окислительные реакции клеточного дыхания.
(Фото professors P. Motta & T. Naguro.)

Митохондрии давно подозревались в причастности к процессам старения. Эти клеточные органеллы обеспечивают клетку энергией, в прямом смысле сжигая внутри себя разнообразное топливо: питательные вещества окисляются в митохондриях кислородом, и после целой череды биохимических реакций получается высокоэнергетическая молекула АТФ, которую клетка может использовать для своих целей. Ну а поскольку в добыче энергии задействован кислород, попутно происходит накопление вредных побочных продуктов – свободных радикалов. Они довольно агрессивны и могут нарушать химические связи в самых разных биомолекулах, в том числе в белках и ДНК.

У митохондрии есть инструменты для гашения этих опасных окислителей, но со временем радикалов становится больше, и защитные системы клетки перестают справляться с ними. Окислительный стресс выходит из-под контроля. Вот так и получается, что энергостанции-митохондрии, в силу вредности профессии, играют довольно серьёзную роль в дряхлении клетки и организма.

Учёные из Гётеборгского университета (Швеция) обнаружили, что выключение некоторых митохондриальных белков замедляет процесс старения. Вроде бы ничего удивительного, но эти белки, как оказалось, не имеют никакого отношения к энергетике и окислительным процессам. Речь идёт о белках внутреннего хозяйства, называемых белками трансляционного контроля митохондрий (МТС – mitochondrial translational control) и необходимых для нормального биосинтеза в этих органеллах. (Митохондрии, к слову, замечательны ещё и тем, что у них собственный, независимый от остальной клетки геном и собственный же белоксинтезирующий аппарат; в этом смысле митохондрии представляют собой что-то вроде государства в государстве.)

Но вот эти МТС-белки, как оказалось, имеют полномочия, выходящие за пределы митохондрий: они влияют на стабильность генома клетки, упаковку хроматина и способность клетки избавляться от повреждённых и опасных белков. Митохондриальные белки обнаружили себя в тесном сотрудничестве с некоторыми из сигнальных молекул клетки, которые управляют активностью других белков, ответственных за состояние хромосом и уборку белкового «мусора» – испорченных и повреждённых молекул. Исследователи экспериментально подавляли синтез ряда белков из МТС-группы, и в результате наблюдали «засыпание» значительной части клеточного генома (ДНК в хромосомах оказывалась плотно упакована и закрыта от чтения), увеличение срока жизни клеточных белков и активизацию «систем уборки»; клетка как бы сбавляла рабочие обороты и начинала лучше следить за собой.

Итог: при выключенных МТС-белках клетки жили дольше. И что более важно – на продление жизни таким способом не оказывала влияние чувствительность клеток к свободным радикалам. Так, клетки дрожжей с выключенными МТС-белками сохраняли жизнеспособность одинаково долго даже тогда, когда у них искусственно портили ферменты, отвечающие за борьбу с окислительным стрессом.

Полностью результаты исследований, посвящённых роли митохондрий в старении, опубликованы в журнале Molecular Cell (Caballero et al., Absence of Mitochondrial Translation Control Proteins Extends Life Span by Activating Sirtuin-Dependent Silencing).

С узкоспециальной точки зрения эксперименты шведских учёных объясняют несколько странных фактов, которые уже наблюдались, – когда нарушения в функционировании митохондрий приводили к увеличению жизни у грибов, дрозофил и круглых червей. Считалось, что всякие погрешности в работе этих органелл ведут лишь к усилению неконтролируемых окислительных процессов и, следовательно, к ускорению старения. Теперь можно с уверенностью сказать, что всевозможные антиоксиданты не молодильные яблоки, не панацея от смерти: на старение в обход окислительных процессов влияют те же митохондрии.

Впрочем, сами исследователи намерены заставить митохондриальные белки поработать на продление жизни: раз уж они влияют на стабильность биомолекул в клетке, нельзя ли с их помощью воспрепятствовать развитию таких заболеваний, как рак или болезнь Альцгеймера, которые как раз связаны с расшатанностью генома и нарушениями в синтезе и упаковке белков?..

Подготовлено по материалам PhysOrg: The body's power stations can affect aging.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
11.05.2011