Новые роли генов аутофагии в утилизации клеточных отходов и старении

Исследователи из Института Бака, Санфорд Бернем Пребис и Университета Рутгерса обнаружили возможные новые функции различных генов аутофагии, которые могут контролировать разные формы утилизации клеточного мусора, включая неправильно свернутые белки, и в конечном итоге влиять на старение. Результаты опубликованы 4 января в журнале Nature Aging.

Аутофагия — клеточный процесс «уборки», способствующий здоровью за счет переработки или утилизации поврежденных ДНК, РНК и других компонентов. Она играет ключевую роль в предотвращении старения и возрастных заболеваний. Классически считается, что клеточный «мусор» изолируется в мембранном пузырьке и доставляется в лизосомы для деградации.

Однако накопленные данные указывали, что это не единственная функция генов аутофагии. Чтобы изучить их роль в нейронах, команда использовала модель Caenorhabditis elegans — нематоду с хорошо изученной нервной системой.

Исследователи подавляли гены аутофагии, действующие на разных этапах процесса, именно в нейронах. Оказалось, что ингибирование ранних, но не поздних генов аутофагии в нейронах увеличивало продолжительность жизни червей.

Это неожиданное увеличение продолжительности жизни сопровождалось:

• Снижением агрегации белков в нейронах.
• Увеличением образования экзоферов — гигантских везикул, выбрасываемых из нейронов, которые были идентифицированы в 2017 году.

«Экзоферы — это, по сути, еще один метод утилизации клеточного мусора, мега-мешок с отходами», — сказала соавтор работы доктор Каролин Кумста. Когда в нейронах накапливается слишком много «мусора» или обычная система утилизации сломана, отходы выбрасываются в этих экзоферах.

Черви, образующие экзоферы, имели меньше белковых агрегатов и жили значительно дольше. Этот процесс зависел от белка ATG-16.2.

Исследование выявило несколько новых функций для белка аутофагии ATG-16.2, включая его роль в формировании экзоферов и определении продолжительности жизни. Это позволяет предположить, что данный белок играет нетрадиционную и неожиданную роль в процессе старения.

«Если этот же механизм работает у других организмов, он может предоставить метод манипулирования генами аутофагии для улучшения здоровья нейронов и увеличения продолжительности жизни», — отметила профессор Малене Хансен, соавтор исследования.

Традиционное объяснение связи старения и аутофагии через лизосомальную деградацию, возможно, должно быть расширено за счет включения дополнительных путей. «Последствия таких дополнительных функций могут означать потенциальный сдвиг парадигмы», — заключила Хансен.