Белки-регуляторы процесса старения: роль убиквитина

Учёные обнаружили, что белок убиквитин играет важную роль в регуляции процесса старения. Ранее было известно, что убиквитин контролирует такие процессы, как передача сигналов и метаболизм. Группа профессора Дэвида Вильчеса из кластера передового опыта CECAD по исследованию старения при Кёльнском университете провела комплексный количественный анализ убиквитиновых сигнатур во время старения у модельного организма Caenorhabditis elegans (нематоды). Использованный метод — убиквитиновая протеомика — измеряет все изменения в убиквитинировании белков в клетке.

Полученные данные предоставляют сайт-специфичную информацию и определяют количественные изменения убиквитинирования всех белков клетки в процессе старения. Сравнение с общим белковым содержанием клетки (протеомом) показало, какие изменения имеют функциональные последствия для оборота белков и их фактического содержания при старении. Учёные обнаружили новые регуляторы продолжительности жизни и предоставили обширный набор данных для понимания старения и долголетия. Статья "Rewiring of the ubiquitinated proteome determines aging in C. elegans" опубликована в журнале Nature.

Ключевые выводы исследования:

  • Старение вызывает изменения в убиквитинировании тысяч белков клетки, в то время как меры, продлевающие жизнь (например, ограничение питания и снижение инсулиновой сигнализации), предотвращают эти изменения.
  • Старение приводит к общей потере убиквитинирования. Это вызвано повышением активности ферментов, удаляющих убиквитин с белков.
  • Долголетие организма определяется возрастными изменениями в деградации структурных и регуляторных белков протеасомой ("мусоровозом" клетки).

Эксперименты с дефектным протеасомом показали:

  • Белки, которые с возрастом становятся менее убиквитинированными, не уничтожаются протеасомой и накапливаются в клетке, что приводит к её гибели.
  • Снижение уровня этих "непомеченных" белков было достаточным для продления жизни, в то время предотвращение их деградации протеасомой сокращало продолжительность жизни.

Примеры конкретных белков-регуляторов:

  1. IFB-2 (важен для структуры клетки): его повышенный уровень у старых червей нарушает функцию кишечника (пищеварение, всасывание питательных веществ) и повышает восприимчивость к бактериальным инфекциям. Подавление IFB-2 у взрослых особей C. elegans восстановило нормальную функцию кишечника.

  2. EPS-8 (модулятор сигнального пути): его избыток в клетках гиперактивирует RAC сигнальный путь в мышечных и мозговых клетках. Было обнаружено, что RAC путь определяет долголетие, целостность мышц и подвижность.

Значение работы:

Исследование устанавливает новую связь между старением и общими изменениями в убиквитин-модифицированном протеоме — процессом, который активно влияет на долголетие. Полученные результаты и обширные наборы данных могут указать на новые пути замедления старения и улучшения качества жизни в пожилом возрасте.