Nhắm mục tiêu protein này có thể giúp chống lão hóa
Các nhà khoa học đã phát hiện ra một cơ chế di truyền chưa được biết đến của quá trình chuyển hóa tế bào ngày càng trở nên rối loạn chức năng khi lão hóa.
Các nhà nghiên cứu tại École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ở Thụy Sĩ cho rằng phát hiện của họ có thể dẫn đến các mục tiêu mới cho các phương pháp điều trị để chống lại sự lão hóa và các tình trạng liên quan đến tuổi tác.
Khám phá của họ liên quan đến một loại protein làm thay đổi chức năng của ti thể, là những đơn vị năng lượng nhỏ bên trong tế bào cung cấp năng lượng cho chúng.
Nhóm EPFL phát hiện ra rằng mô não và mô cơ của động vật già có hàm lượng protein cao, được gọi là thành viên gia đình liên kết RNA pumilio 2 (PUM2).
Một bài báo nghiên cứu trong tạp chí Tế bào phân tử mô tả cách lão hóa tạo ra mức PUM2 cao hơn, do đó, làm giảm mức độ của một loại protein khác được gọi là yếu tố phân hạch ty thể (MFF).
MFF giúp các tế bào phá vỡ các ty thể lớn thành các đơn vị nhỏ hơn và loại bỏ chúng. Các mẫu mô từ động vật già cũng có mức MFF thấp hơn.
Các nhà nghiên cứu cho rằng khi động vật già đi, con đường PUM2 / MFF ngày càng trở nên rối loạn điều tiết.
Khi mức PUM2 tăng lên, chúng làm giảm mức MFF. Kết quả là các tế bào ngày càng không thể phá vỡ và loại bỏ các ti thể nhỏ hơn. Theo thời gian, các tế bào và mô tích tụ ngày càng nhiều các ti thể lớn, không khỏe mạnh.
Protein liên kết RNA và sự lão hóa
PUM2 là một protein liên kết với RNA. Các phân tử này thay đổi sự biểu hiện gen bằng cách liên kết với các phân tử RNA thông tin (mRNA) mang mã DNA cho tế bào xử lý.
Trong nghiên cứu gần đây, nhóm đã phát hiện ra rằng khi PUM2 liên kết với các phân tử mRNA mang mã DNA cho MFF, nó ngăn chặn khả năng tạo ra protein MFF của các tế bào từ các phân tử mRNA đó.
Hầu hết các nghiên cứu về các phân tử ảnh hưởng đến sự lão hóa trong tế bào và mô có xu hướng tập trung vào phiên mã gen thành mRNA. Tuy nhiên, đây mới chỉ là bước đầu tiên trong quá trình phức tạp chuyển thông tin có trong gen vào hoạt động của tế bào.
Các nhà nghiên cứu EPFL đã phát hiện ra con đường PUM2 / MFF khi họ quyết định điều tra bước xảy ra sau phiên mã gen.
Khi họ sàng lọc các tế bào động vật để xác định các protein liên kết RNA thay đổi theo tuổi tác, họ nhận thấy rằng PUM2 đặc biệt tăng cao ở những động vật già hơn.
PUM2 chỉ liên kết với các phân tử mRNA có các vị trí mà nó nhận ra. Khi nó gắn vào mRNA, nó sẽ dừng quá trình dịch mã thành protein tương ứng.
Bằng cách sử dụng phương pháp “di truyền hệ thống”, nhóm đã phát hiện ra mRNA chưa từng biết trước đây mà PUM2 liên kết với. Đây là mRNA mang mã cho các tế bào để tạo ra MFF.
Chỉnh sửa gen đã đảo ngược các hiệu ứng liên quan đến tuổi tác
Trong một phần khác của nghiên cứu, các nhà nghiên cứu đã chứng minh cách có thể đảo ngược tác động liên quan đến tuổi tác của PUM2 đối với các tế bào và mô.
Sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9, họ đã giảm PUM2 trong cơ của những con chuột già bằng cách làm im lặng gen mã hóa tương ứng của nó.
Điều này dẫn đến mức độ protein MFF cao hơn, thông qua việc tăng cường phân hủy và loại bỏ chất thải - đã cải thiện chức năng của ty thể ở những con chuột già.
Nhóm nghiên cứu cũng đã nghiên cứu một cơ chế tương tự ở giun đũa Caenorhabditis elegans, là một mô hình mà các nhà khoa học thường sử dụng để nghiên cứu các con đường phân tử.
Ở giun đũa, sự lão hóa làm tăng mức độ cao hơn của protein liên kết RNA PUF-8. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc làm im lặng gen tương ứng cho PUF-8 ở những con giun già hơn đã cải thiện chức năng của ty thể và kéo dài tuổi thọ của chúng.
Các nghiên cứu khác đã liên kết các protein liên kết RNA với các bệnh thoái hóa thần kinh cơ. Họ cũng đã chứng minh rằng chúng thường tụ lại thành từng đám gọi là hạt bệnh lý.
Các nhà nghiên cứu EPFL phát hiện ra rằng PUM2 có xu hướng tương tự, với sự lão hóa, kết tụ lại thành các hạt liên kết và bắt giữ mRNA MFF.
