Kuva: http://www.biomedcentral.com/1755-7682/3/24, CC BY 3.0.
Joel Kontinen
Voiko
proteiinin tuotanto vaikuttaa vanhenemiseen? Proteiinin väheneminen saattaa vaikuttaa
aivojen rappeutumiseen.
”Löytö,
että aivojen ikääntymistä voivat edistää jumiutuneet proteiinitehtaat voisi
johtaa parempiin tapoihin auttaa meitä pysymään terävinä vanhetessamme.
Olemme
saattaneet löytää solujen ikääntymisen perustavanlaatuisen syyn, joka on monien
muiden solujen ikääntymisprosessien taustalla.
Makean
veden Killifish-nimisten kalojen, aivojen tutkimus on osoittanut, että
ikääntyessään solujen proteiinia tuottavat tehtaat alkavat jumiutua ja samalla
valmistaa keskeistä proteiiniluokkaa, mikä aiheuttaa noidankehän
rappeutumisessa.
Löytö
voisi johtaa uusiin tapoihin torjua aivojen ikääntymistä, sanoo Alessandro
Cellerino Leibniz-instituutista Saksasta. "Puhumme enimmäkseen
kognitiivisten toimintojen parantamisesta tai kognitiivisen rappeutumisen
estämisestä pikemminkin kuin eliniän pidentämisestä", hän sanoo.
Proteiinien
valmistusreseptit tallennetaan solujemme DNA:han. Kun proteiinia tarvitaan,
näiden reseptien kopiot transkriptoidaan eräänlaiseksi molekyyliksi, jota
kutsutaan mRNA:ksi.
mRNA-kopioita
muokataan eli silmukoidaan ja lähetetään proteiineja tuottaviin tehtaisiin,
joita kutsutaan ribosomeiksi. Nämä tehtaat sitoutuvat mRNA-molekyyleihin ja
liikkuvat niitä pitkin lukemalla kolmikirjaimiset kodonit ja kääntämällä ne
aminohapposarjaksi, joka muodostaa proteiinin.
Normaalisti
mitä enemmän mRNA-kopioita on, sitä enemmän proteiinia tuotetaan. Yhä useammat
tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että ihmissolujen ikääntyessä tämä
korrelaatio häiriintyy, joten proteiinin tuotanto voi vähentyä, vaikka mRNA:n
määrä ei vähene.
Cellerino
ja hänen tiiminsä ovat nyt saattaneet selvittää, miksi näin tapahtuu,
tutkimalla ribosomeja tappajakalan aivoissa niiden ikääntyessä. Tutkijat
käyttivät tekniikkaa, jonka avulla he pystyivät ottamaan tilannekuvan siitä,
kuinka pitkälle kukin ribosomi oli liikkunut sitoutuneen mRNA:n mukana.
He
havaitsivat, että tappajakalan aivojen ikääntyessä aminohappoja arginiini ja
lysiini määrittäviin kodoneihin oli sitoutuneena paljon enemmän ribosomeja kuin
sattumalta voisi odottaa. Tämä tarkoittaa, että ribosomit pysähtyvät näiden
kodonien kohdalla ja pysäyttävät tuotannon ennen kuin proteiini on valmis. Sekä
arginiini että lysiini ovat positiivisesti varautuneita aminohappoja, joita on
runsaasti proteiineissa, jotka sitoutuvat DNA:han tai RNA:han, jotka molemmat
ovat negatiivisesti varautuneita. Tämä tarkoittaa, että pysähtyminen vaikuttaa
todennäköisimmin juuri näihin DNA:han ja RNA:han sitoutuviin proteiineihin.
Tämä on
ongelma, koska näillä proteiineilla on keskeisiä toimintoja, kuten RNA:n
valmistus, RNA:n silmukointi, DNA-vaurioiden korjaaminen ja niin edelleen.
"Tiedetään,
että ikääntymisen myötä DNA vaurioituu, RNA:n tuotanto vähenee, silmukointi
vähenee ja proteiinien tuotanto vähenee", Cellerino sanoo.
"Ehdotamme, että tämä ribosomien pysähtymisen ilmiö yhdistää kaikki nämä
ikääntymisen eri tunnusmerkit."
Lisäksi
ribosomit itse sisältävät RNA:han sitoutuvia proteiineja, hän sanoo.
"Joten on olemassa tämä noidankehä, jossa ribosomiproteiineja koodaavat
mRNA:t pysähtyvät, mikä johtaa ribosomien tuotannon vähenemiseen ja sitä kautta
proteiinisynteesin vähenemiseen."
Suuri
kysymys on nyt, tapahtuuko ribosomien pysähtymistä ihmisen aivoissa. Aiemmin
tänä vuonna Gene Yeo Kalifornian yliopistosta San Diegosta osoitti, että RNA:ta
sitovat proteiinit vähenevät ihmisen hermosoluissa ikääntyessä. Tässä määrin
hänen havaintonsa ovat yhdenmukaisia Celerinon kanssa, hän sanoo, mutta syy ei
ole vielä selvä. "Selvitämme, miksi RNA:ta sitovat proteiinit
muuttuvat."
Jos
havainnot pätevät ihmisiin, se voi johtaa uusiin hoitoihin ikään liittyviin
aivosairauksiin. Killifish-kaloilla ribosomien pysähtyminen laukaisee myös
hälytyssignaalin, joka tuottaa tulehdusvasteen. "Tämän reitin jatkuva
aktivoituminen aiheuttaa kroonista tulehdusta", Cellerino sanoo.
"Krooninen tulehdus on erittäin tärkeä tekijä ikääntymisessä, erityisesti
aivoissa."
On
olemassa kokeellisia lääkkeitä, jotka voivat estää tämän signalointireitin ja
voivat siten auttaa torjumaan tällaisia sairauksia, Cellerino sanoo.
"Mutta
eliniän osalta on liian aikaista sanoa oikeastaan mitään", hän sanoo. Tämä
johtuu siitä, että syytä, miksi ribosomit alkavat pysähtyä tiettyjen
aminohappojen kohdalla, ei vielä ymmärretä, eikä ole myöskään selvää,
tapahtuuko sama pysähtymisprosessi kaikissa elimissä."
Lähde:
Michael Le
Page 2025 Ageing in the brain may be caused by a breakdown in protein production | New Scientist 31.7.