Стволовые клетки борются со старением, выводя «мусор»

Исследование показывает, что поддержание «чистоты» стволовых клеток — ключевой фактор их долголетия и здоровья.

В исследовании, опубликованном 21 марта 2023 года в Cell Stem Cell, учёные из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что кроветворные стволовые клетки (HSCs) используют неожиданный метод для избавления от неправильно свёрнутых белков, и активность этого пути снижается с возрастом.

Ключ к долголетию — гомеостаз белков

• HSCs, находящиеся в костном мозге, производят новые клетки крови и иммунные клетки на протяжении всей жизни. Их дисфункция ведёт к заболеваниям.
• Стволовые клетки синтезируют белки медленнее, чем другие клетки, делая ставку на качество, чтобы избежать ошибок.

Необычный путь утилизации

• В большинстве клеток повреждённые белки помечаются и разрушаются протеасомой.
• Однако в HSCs активность протеасомы оказалась низкой. Вместо этого они используют путь агрефагии:
  • Неправильно свёрнутые белки собираются в кластеры — агрессомы.
  • Затем агрессомы целиком уничтожаются лизосомой (органеллой с пищеварительными ферментами).

«Этот путь считался экстремальной стрессовой реакцией, но для стволовых клеток он — нормальный физиологический процесс», — пояснил старший автор Роберт Сайгнер.

Преимущества стратегии «накопления»

• Протеасома сразу разбирает белки на аминокислоты для повторного использования.
• Медлительные стволовые клетки менее заинтересованы в постоянном синтезе новых белков.
• Собирая «брак» в одном месте, они создают запас ресурсов, который можно использовать позже — например, после травмы или для регенерации. «Это делает их более защищёнными на чёрный день», — отметил Сайгнер.

Связь с возрастом и последствия

• Отключение пути агрефагии привело к накоплению белковых агрегатов, ухудшив функцию, долголетие и регенеративную активность стволовых клеток.
• Практически у всех молодых HSCs были агрессомы, но у старых они почти полностью отсутствовали.
• Неспособность эффективно уничтожать неправильно свёрнутые белки с возрастом, вероятно, является ключевым фактором снижения функции стволовых клеток и развития связанных с возрастом заболеваний.

Перспективы

«Мы надеемся, что улучшение способности стволовых клеток поддерживать путь агрефагии позволит сохранить их здоровье в процессе сталения и смягчить расстройства крови и иммунитета», — заявил Сайгнер.

Авторы полагают, что другие типы долгоживущих клеток (например, нейроны) также строго регулируют белковый гомеостаз, поэтому терапия, усиливающая этот путь, может быть полезна при различных патологиях.