Bilim adamları, yaşlanmayla artan bir şekilde işlevsiz hale gelen bilinmeyen bir genetik hücre metabolizma mekanizması keşfettiler.
İsviçre’deki École Polytechnique Fédérale de Lozan’daki (EPFL) araştırmacılar, bulgularının yaşlanma ve yaşa bağlı koşullarla mücadele için tedaviler için yeni hedeflere yol açabileceğini öne sürüyorlar.
Keşifleri, hücrelerine enerji veren minik güç birimleri olan mitokondri fonksiyonunu değiştiren bir protein ile ilgili.
EPFL ekibi, yaşlı hayvanlardan gelen beyin ve kas dokusunun, pumilio RNA bağlayıcı aile üyesi 2 (PUM2) olarak adlandırılan yüksek protein seviyelerine sahip olduğunu buldu.
Molecular Cell dergisindeki yayınlanan makalede, yaşlanmanın daha yüksek PUM2 seviyelerine neden olduğunu, bunun da mitokondriyal fisyon faktörü (MFF) olarak adlandırılan başka bir proteinin seviyelerini azalttığını anlatıyor.
MFF, hücrelerin büyük mitokondriyi daha küçük birimlere bölmesine ve temizlemesine yardımcı olur. Yaşlı hayvanlardan alınan doku numuneleri de daha düşük MFF seviyelerine sahipti.
Araştırmacılar, hayvanlar yaşlandıkça, PUM2 / MFF yolunun gittikçe daha fazla düzensizleştiğini öne sürüyorlar.
PUM2 seviyeleri yükseldikçe, MFF seviyelerini düşürürler. Sonuç, hücrelerin giderek daha küçük mitokondrileri parçalayamadığı ve temizleyemediğidir. Zaman geçtikçe, hücreler ve dokular giderek daha büyük, sağlıksız mitokondri biriktirir.
RNA Bağlayıcı Proteinler ve Yaşlanma
PUM2, bir RNA bağlayıcı proteindir. Bu moleküller, hücrelerin işlenmesi için DNA kodunu taşıyan haberci RNA (mRNA) moleküllerine bağlanarak gen ekspresyonunu değiştirir.
Son araştırmada, ekip PUM2’nin MFF için DNA kodunu taşıyan mRNA moleküllerine bağlandığında, hücrelerin bu mRNA moleküllerinden MFF proteini yapma yeteneğini engellediğini keşfetti.
Hücreler ve dokulardaki yaşlanmayı etkileyen moleküller üzerine yapılan çoğu araştırma, mRNA’ya gen transkripsiyonuna odaklanma eğilimindedir. Bununla birlikte, bu, genlerde tutulan bilgilerin hücrelerin işleyişine aktarılmasının karmaşık işlemindeki ilk adımdır.
EPFL araştırmacıları, gen transkripsiyonundan sonra oluşan adımı araştırmaya karar verdiklerinde PUM2 / MFF yolunu keşfetti.
Yaşla değişen RNA-bağlayıcı proteinleri tanımlamak için hayvan hücrelerini taradıklarında, PUM2’nin özellikle yaşlı hayvanlarda yükseldiğini buldular.
PUM2, yalnızca tanıdığı bölgelere sahip mRNA moleküllerine bağlanır. MRNA’ya bağlandığında, kodun karşılık gelen proteine çevirisini durdurur.
Bir “sistem genetiği” yaklaşımı kullanarak, ekip, PUM2’nin bağlandığı daha önce bilinmeyen bir mRNA keşfetti. Bu, MFF’yi yapmak için hücrelerin kodunu taşıyan mRNA idi.
Gen Düzenleme Yaşa Bağlı Etkileri Tersine Çevirebilir Mi?
Araştırmanın bir başka bölümünde, araştırmacılar PUM2’nin yaşa ve hücrelere ve dokulara etkisinin tersine çevrilmesinin nasıl mümkün olabileceğini göstermiştir.
CRISPR-Cas9 gen düzenleme teknolojisini kullanarak, karşılık gelen kodlama genini susturarak yaşlı farelerin kaslarındaki PUM2’yi düşürdüler.
Bu, artan farelerdeki parçalanma ve atıkların temizlenmesi ile mitokondriyal fonksiyonların artmasıyla daha yüksek seviyelerde MFF proteinine yol açtı.
Ekip ayrıca, bilim adamlarının moleküler yolları incelemek için sıklıkla kullandıkları bir model olan yuvarlak kurt Caenorhabditis elegans’ta da benzer bir mekanizma araştırdı.
Yuvarlak kurtlarda yaşlanma, RNA-bağlayıcı protein PUF-8’in daha yüksek seviyelerini indükler. Araştırmacılar, eski solucanlarda PUF-8 için karşılık gelen genin susturulmasının mitokondrilerinin işleyişini geliştirdiğini ve ömrünü uzattığını bulmuşlardır.
Diğer çalışmalar RNA-bağlayıcı proteinleri nöromüsküler dejeneratif hastalıklara bağladı. Ayrıca, sıklıkla patolojik granüller adı verilen topaklar halinde toplandıklarını göstermiştir.
EPFL araştırmacıları, PUM2’nin, yaşlanma ile birlikte, MFF mRNA’yı bağlayan ve yakalayan partiküllere yığılma eğilimi gösterdiğini belirledi.
MedicalNewsToday, Targeting this protein could help combat aging, 2019
Referans
http://dx.doi.org/10.1016/j.molcel.2018.11.034
