Ερευνητές του Κέντρου Molecular Medicine (MDC) του Max Delbrueck έχουν εντοπίσει έναν επιγενετικό μηχανισμό που φαίνεται να επηρεάζει έντονα την υγιή γήρανση. Είναι μια πρωτεΐνη που ελέγχει την ακεραιότητα των μυών, τη διάρκεια ζωής και τα επίπεδα ενός σακχάρου που ονομάζεται τρεαλόζη. Πώς μια πρωτεΐνη έχει αυτή τη δύναμη;
Οι ερευνητές στο Ινστιτούτο Βιολογίας των Ιατρικών Συστημάτων (BIMSB) του MDC, στο Βερολίνο, βρήκαν μια πρωτεΐνη που έχει σημαντικό αντίκτυπο στους υγιείς μύες και στη διάρκεια ζωής. Τα ζώα που δεν διαθέτουν αυτή την πρωτεΐνη η οποία ονομάζεται LIN-53, έχουν σοβαρά μυϊκά ελαττώματα, περιορισμένη κινητικότητα και πεθαίνουν νωρίς σε σύγκριση με τα ζώα που διαθέτουν την πρωτεΐνη.
Ο Δρ. Baris Tursun, ο οποίος διευθύνει το BIMSB’s Gene Regulation και το Cell Death Decision Lab, και οι συνεργάτες του βρήκαν δύο συγκεκριμένους τρόπους με τους οποίους η LIN-53 λειτουργεί σε σκουλήκια. Τα ευρήματά τους, που αναφέρονται στο περιοδικό Aging Cell, αποτελούν τη βάση για περαιτέρω μελέτες σχετικά με την ανθρώπινη μορφή της πρωτεΐνης.
“Ο προσδιορισμός των γενετικών παραγόντων που διαδραματίζουν ρόλο στη διάρκειας ζωής και της υγείας είναι βασικό στοιχείο για την κατανόηση της ανθρώπινης υγείας και των ασθενειών που σχετίζονται με τη γήρανση, όπως η μυϊκή δυστροφία”, ανέφερε ο Tursun.
Επιγενετικός παράγοντας
Η LIN-53 δεν είναι απλώς κάποια πρωτεΐνη, είναι ένας “ιστόνιος συνοδός”, που δεσμεύεται σε μόρια που ονομάζονται ιστόνες, μακρά τμήματα που περιτυλίγουν το DNA σφιχτά ώστε να προσαρμόζεται στον πυρήνα των κυττάρων. Οι τροποποιήσεις ιστονών μπορούν να αλλάξουν τα επίπεδα έκφρασης γονιδίων, επηρεάζοντας την ανάπτυξη, τη λειτουργία και τη διάρκεια ζωής ενός οργανισμού.
Η πρωτεΐνη LIN-53 θεωρείται ένας επιγενετικός παράγοντας επειδή, αλληλεπιδρώντας με τις ιστόνες, έχει την ικανότητα να βοηθήσει στην ενεργοποίηση ή στην απενεργοποίηση γονιδίων που μπορούν να οδηγήσουν σε κληρονομικά χαρακτηριστικά που μεταφέρονται στους απογόνους, αλλά χωρίς να αλλάζει το DNA.
Ο Tursun και οι συνάδελφοί του ήθελαν να καταλάβουν εάν αυτός ο επιγενετικός παράγοντας επηρεάζει όχι μόνο τη διάρκεια ζωής αλλά και την υγεία. Επίσης, ήθελαν να μάθουν εάν η διάρκεια ζωής και η υγεία σχετίζονται μεταξύ τους.
“Συνήθως όταν γερνάμε, έχουμε τα συμπτώματα γήρανσης συνοδευόμενα από απώλεια μυών”, δήλωσε ο Tursun. “Είναι όλα αυτά σύμπτωση ή συνδέονται, και αν ναι, πώς συνδέεται; Η μελέτη μας δείχνει έναν επιγενετικό δεσμό”.
Ένας παράγοντας, δύο διαδρομές
Η ομάδα των μοριακών βιολόγων και των γενετιστών διερεύνησε το ρόλο της LIN-53 στο Caenorhabditis elegans (C. elegans), ένα σκουλήκι με μήκος 1 χιλιοστό. Αναφέρεται επίσης ως νηματώδης σκώληκας, είναι ένας από τους πρωταρχικούς οργανισμούς μοντέλων που χρησιμοποιούνται στην έρευνα για τη γήρανση επειδή πολλά από τα γονίδια του είναι εξαιρετικά διατηρημένα ή βρίσκονται σε διάφορα άλλα είδη.
“Είναι ένας τόσο μικρός οργανισμός ωστόσο μοιάζει με τους ανθρώπινους ιστούς, τις οδούς και τη γονιδιακή ρύθμιση, έτσι μπορούμε να μεταφέρουμε τα αποτελέσματα από τον νηματώδη σκώληκα στους ανθρώπους”, δήλωσε η Stefanie Müthel, πρώτη συγγραφέας της μελέτης και μεταδιδακτορική ερευνήτρια.
Όταν οι ερευνητές απέβαλλαν το γονίδιο για την LIN-53, τα σκουλήκια έδειξαν μειωμένη ικανότητα μετακίνησης και ζούσαν λιγότερα από τα σκουλήκια που είχαν το γονίδιο.
Αυτό δείχνει σαφώς ότι η LIN-53 παίζει ρόλο στους υγιείς μύες και στη διάρκεια ζωής. Η ομάδα ερεύνησε περαιτέρω και βρήκε ότι η LIN-53 επηρεάζει την ανάπτυξη μυών μέσω του μοριακού συμπλέγματος που ονομάζεται NuRD, ενώ επηρεάζει τη διάρκεια ζωής μέσω ενός άλλου συμπλέγματος που ονομάζεται Sin3. Το γεγονός ότι πρόκειται για ξεχωριστές διαδρομές, υποδηλώνει έντονα τη σημασία της LIN-53 ως συνδέσμου μεταξύ της υγείας και της διάρκειας ζωής.
“Η LIN-53 είναι μέρος επτά διαφορετικών μοριακών συμπλεγμάτων που ρυθμίζουν τροποποιήσεις στη δομή της χρωματίνης”, ανέφερε ο Müthel. “Ήμουν έκπληκτος και ενθουσιασμένος που ήμασταν σε θέση να ορίσουμε σαφώς τα συμπλέγματα πρωτεϊνών που είναι σημαντικά για την υγεία και τη διάρκεια ζωής.”
Η τρεαλόζη
Πρόσθετη ανάλυση αποκάλυψε μια πιθανή εξήγηση στο γιατί η LIN-53 είναι τόσο ισχυρή. Τα ζώα χωρίς LIN-53 είχαν πολύ χαμηλά επίπεδα ενός σακχάρου, που ονομάζεται τρεαλόζη (trehalose) γνωστό επίσης ως μυκόζη ή τρεμαλόζη.
Αυτό το σάκχαρο αποτελείται από δύο μόρια γλυκόζης και είναι γνωστό ότι επιδρά στην διάρκεια ζωής των ασπόνδυλων. Η αλληλεπίδραση μεταξύ της LIN-53 και του πρωτεϊνικού συμπλέγματος Sin3 επηρέασε τα γονίδια που ρυθμίζουν το μεταβολισμό, συμπεριλαμβανομένης της παραγωγής της τρεαλόζης. Απαιτούνται περαιτέρω έρευνες για να κατανοηθεί πώς αλληλεπιδρά η LIN-53 τόσο με το NuRD όσο και με το Sin3 εμποδίζοντας την παραγωγή αυτού του σακχάρου.
Δεδομένου ότι η πρωτεΐνη LIN-53 είναι πολύ παρόμοια με την ανθρώπινη πρωτεΐνη RBBP4 / 7, οι ερευνητές μπορούν να χρησιμοποιήσουν τις ιδέες που αποκτήθηκαν από τα μικροσκοπικά σκουλήκια για να αναζητήσουν παρόμοιες απαντήσεις στον άνθρωπο.
“Όλοι θέλουμε να γερνάμε με υγιή τρόπο”, δήλωσε ο Tursun. “Μόλις κατανοήσουμε τους δεσμούς μεταξύ γήρανσης και επιβλαβών επιπτώσεων, τότε μπορούμε να αρχίσουμε να σκεφτόμαστε πώς να τους αποσυνδέσουμε”.
