Роль митохондрий в старении клетки
LifeSciencesToday по материалам Newcastle University: Mitochondria shown to trigger cell ageing
В опубликованном в The EMBO Journal исследовании (Correia‐Melo et al., Mitochondria are required for pro-ageing features of the senescent phenotype), проведенном в Университете Ньюкасла (Newcastle University) под руководством доктора Жоао Пассоса (João Passos), найдены свидетельства того, что удаление митохондрий приводит к омоложению стареющих клеток. Этот эксперимент впервые убедительно доказывает, что митохондрии являются триггером сенесценции. Открытие английских ученых приближает к разработке методов лечения, противодействующих старению, в основе которых будет лежать таргетинг митохондрий.
Ученые провели серию генетических экспериментов на выращенных в лаборатории клетках человека и смогли удалить из сенесцентных клеток большинство, если не все, митохондрии. В норме клетки и сами могут уничтожать дефектные митохондрии посредством биохимического механизма, известного как митофагия. Но исследователям удалось «обмануть» клетки – индуцировать в них этот процесс в большем масштабе.
К своему удивлению, они наблюдали, что после потери митохондрий сенесцентные клетки демонстрировали характеристики, аналогичные таковым молодых клеток, то есть стали моложе. Уровни молекул, связанных с воспалением, и активных форм кислорода (ROS), а также уровни экспрессии определенных генов – все эти показатели считаются маркерами сенесценции – упали до величин, которые можно было бы ожидать от более молодых клеток.
«Это очень интересное и удивительное открытие. У нас уже была некоторая информация о том, что митохондрии играют определенную роль в сенесценции, но ученые всего мира пытались понять, как именно и в какой мере они вовлечены в этот процесс», – рассказывает о своей работе доктор Пассос (The Newcastle University Institute for Ageing). «Эти новые данные подчеркивают, что митохондрии действительно необходимы для старения клеток».
Сенесценция является важным антираковым механизмом, но вносит вклад и в старение. Исследование английских и американских ученых показывает, что митохондрии необходимы для провоспалительного фенотипа сенесцентных клеток и что сенесценция может индуцироваться митохондриальным биогенезом. Новый сигнальный путь клеточного старения включает в себя ATM, Akt, mTOR и PGC‐1β-опосредованный митохондриальный биогенез. Митохондриальный биогенез стабилизирует сенесценцию через цепь положительной обратной связи, включающую в себя активные формы кислорода (ROS) и ответ на повреждение ДНК (DNA damage response, DDR). В нескольких моделях старения отсутствие митохондрий снижает спектр эффекторов и фенотипов старения при сохранении синтеза АТФ за счет усиления гликолиза. Глобальный анализ транскриптома путем секвенирования РНК показал, что подавляющее число ассоциированных с сенесценцией изменений, в частности, провоспалительный фенотип, зависит от митохондрий. Механистически каскад фосфорилирования ATM, Akt и mTORC1 интегрирует сигналы от DDR и индуцирует PGC-1-зависимый митохондриальный биогенез, способствуя ROS-опосредованной активации DDR и приостановке клеточного цикла. Снижение количества митохондрий in vivo путем либо ингибирования mTORC1, либо делеции PGC-1β предотвращает сенесценцию в печени стареющих мышей. (Рис. The EMBO Journal)
Доктору Пассосу и его коллегам из других британских и американских университетов удалось расшифровать механизм, посредством которого митохондрии способствуют старению клетки. Они открыли, что одним из основных факторов сенесценции является митохондриальный биогенез – сложный процесс образования новых митохондрий.
«Впервые исследование показывает, что для старения клеток необходимы митохондрии», – говорит ведущий автор исследования д-р Клара Коррейя-Мело (Clara Correia-Melo). «Теперь мы на шаг ближе к разработке противодействующих старению клеток методов лечения, мишенью которых являются митохондрии».
Исследование профинансировано Исследовательским советом по биотехнологиям и биологическим наукам (Biotechnology and Biological Sciences Research Council, BBSRC).
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
10.03.2016