Учёные открыли механизм, регулирующий старение и количество секретируемых белков

Состав белков в кровеносной системе во многом определяет физиологические процессы в организме. Каждый из сотен белков крови имеет определённый срок жизни, который задаёт его уникальный диапазон концентрации. Однако то, как определяются и поддерживаются нормальные концентрации белков в крови, десятилетиями оставалось загадкой.

Биомедицинские учёные из Института медицинских открытий Санфорд-Бернем-Пребис (SBP) и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB) обнаружили механизм, посредством которого секретируемые белки стареют и обновляются по окончании своего срока службы. Результаты, проливающие свет на важный аспект здоровья и болезней, опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Как работает механизм

Новый механизм включает несколько факторов, в том числе циркулирующие ферменты — гликозидазы. Эти ферменты постепенно ремоделируют N-гликаны — сложные структуры из моносахаридных сахаров, связанных вместе и присоединённых практически ко всем секретируемым белкам.

Именно структура N-гликана идентифицирует белок как приближающийся к концу своего срока жизни. Затем множественные рецепторы, известные как лектины (белки, связывающие углеводы), распознают эти состарившиеся белки и удаляют их из кровотока.

Масштаб и значение открытия

Исследователи идентифицировали более 600 белков в кровотоке, которые демонстрируют молекулярные признаки прохождения этого процесса старения и обновления. Многие из этих белков являются регуляторами протеолиза (расщепления белков), свёртывания крови и иммунитета.

Исследуя отдельные примеры, учёные смогли проследить за каждым из них во времени. «В этих исследованиях мы также увидели, что разные сроки жизни отдельных белков объясняются разными скоростями старения из-за ремоделирования N-гликанов», — отметил ведущий автор Вон Хо Ян, доктор философии.

Связь с заболеваниями

«Изменение этого механизма старения и обновления — самый быстрый способ изменить концентрацию секретируемого белка, что, как мы всё чаще отмечаем, происходит на границе здоровья и болезни», — пояснил старший автор Джейми Март, доктор философии. «Ретроспективно, основываясь на опубликованной литературе и текущих исследованиях, мы теперь можем понять, как сепсис, диабет и воспалительные заболевания кишечника могут возникать из-за целенаправленного ускорения или замедления старения и обновления секретируемых белков».

Уровни циркулирующих ферментов гликозидаз изменяются при таких заболеваниях, как сепсис, диабет, рак и различные воспалительные состояния. Теперь можно идентифицировать и изучать результирующие изменения в составе и функции кровеносной и лимфатической систем.