W wysokich stężeniach reaktywne formy tlenu (ang. reactive oxygen species) są szkodliwe dla organizmów. Powiązano je ze starzeniem. Ostatnie badania naukowców z Chalmers University of Technology pokazały jednak, że niskie poziomy nadtlenku wodoru (H2O2) mogą stymulować enzym, który pomaga spowolnić starzenie komórek drożdży.

Drożdże mogą być hodowane zarówno na stałym, jak i płynnym podłożu odżywczym i są dobrym systemem modelowym do badania starzenia. Komórki drożdży mają wiele wspólnych mechanizmów molekularnych z komórkami bardziej złożonych organizmów, ale łatwo jest zmienić ich DNA i badać funkcje różnych genów. Drożdże produkują również wiele pokoleń w krótkim czasie. Źródło: Martina Butorac / Chalmers University of Technology

Wolne rodniki tlenowe i reaktywne formy tlenu mogą reagować z różnymi strukturami komórkowymi. Prowadzi to do konwersji białek, uszkodzenia struktury kwasów nukleinowych czy peroksydacji lipidowej. Nic więc dziwnego, że komórki stosują antyoksydacyjne mechanizmy ochronne.

Naukowcy z Chalmers analizowali Tsa1, który należy do enzymów zwanych peroksyredoksynami. Wcześniejsze badania tych enzymów pokazały, że biorą one udział w obronie komórek drożdży przed szkodliwymi utleniaczami. Peroksyredoksyny pomagają także wydłużyć życie komórek w sytuacji ograniczeń kalorycznych. Mechanizmy stojące za tymi funkcjami nie zostały dotąd dobrze poznane – podkreśla Mikael Molin.

Wiadomo, że zmniejszone spożycie kalorii może znacząco wydłużyć życie różnych organizmów: od drożdży poczynając, na małpach kończąc. Kilka grup badawczych, w tym szwedzka, wykazało, że u takich organizmów, jak drożdże czy nicienie, to przede wszystkim stymulacja aktywności peroksyredoksyn spowalnia starzenie komórek w sytuacji postu.

Drożdże to dobry modelowy system do badania starzenia. Naukowcy mogą łatwo określić wiek komórek, licząc blizny po pąkach, powstałe podczas podziału i tworzenia nowych komórek przez pączkowanie (po lewej). W miarę starzenia się komórek drożdży można na przykład zbadać, w jaki sposób białka są uszkadzane i agregują (jasne plamy na obrazie po prawej), proces, który w organizmach wyższych może być powiązany ze zwyrodnieniem komórek nerwowych lub mózgowych, np. na przykład choroba Alzheimera lub Parkinsona. Źródło: Mikael Molin / Chalmers University of Technology

[…] Odkryliśmy nową funkcję Tsa1. Wcześniej myśleliśmy, że enzym ten po prostu neutralizuje reaktywne formy tlenu. Ostatnio wykazaliśmy [jednak], że Tsa1 potrzebuje określonej ilości H2O2, by ulec aktywacji i uczestniczyć w spowolnieniu starzenia komórek drożdży – wyjaśnia dr Cecilia Picazo.

Badania wykazały, że Tsa1 nie wpływa na poziom H2O2 w starych komórkach. Wykorzystuje za to niewielkie ilości nadtlenku wodoru do zredukowania aktywności centralnego szlaku sygnałowego w warunkach, gdy komórki dostają mniej kalorii. Prowadzi to do spowolnienia 1) podziałów komórkowych i 2) wytwarzania elementów składowych komórki. Pobudzane są też obrony komórkowe przed stresem.

Szwedzi zauważyli, że Tsa1 spowalnia starzenie, utleniając aminokwas w innym enzymie – kinazie białkowej A (PKA), która jest ważna z punktu widzenia regulacji metabolicznej. Utlenienie zmniejsza aktywność PKA; destabilizuje bowiem część enzymu wiążącą się z innymi cząsteczkami. Sygnalizacja za pośrednictwem szlaku Ras-cAMP-PKA ulega zahamowaniu, skutkując ograniczeniem podziałów komórkowych i stymulacją obron przed stresem.

Naukowcy mają nadzieję, że uzyskane wyniki zaowocują kolejnymi badaniami, np. w celu poszukiwania leków stymulujących peroksyredoksyny albo sprawdzenia, czy choroby związane ze starzeniem można spowolnić za pomocą innych leków wzmacniających korzystne oddziaływania utleniaczy.

Ze szczegółowymi wynikami można się zapoznać na łamach pisma eLife.

 

 

ŹródłoChalmers University of Technology, https://phys.org/news/2020-11-cell-aging-oxidants.html
0 0 vote
Article Rating