ČLÁNOK POKRAČUJE POD INZERÁTOM
Výskumníci z Leibniz Institute on Aging použili hmotnostnú spektrometriu na skúmanie proteínov v mozgoch mladých a starých myší. Zamerali sa na proces nazývaný ubikvitylácia. Zahŕňa chemické označovanie proteínov malými molekulárnymi „značkami“, ktoré mozgu povedia, čo má ďalej robiť: ponechať proteín v prevádzke, zmeniť jeho funkciu alebo ho poslať na recykláciu.
Informuje o tom web Science Alert a štúdia zverejnená na portáli Nature.
Ako starnutie rozkladá mozgové proteíny a prečo diéta môže zmierniť niektoré škody
Starnúci mozog sa v tichosti mení. Roky v ňom potichu narastá neporiadok, ktorý zasahuje do procesov, od ktorých závisí pamäť, koncentrácia a odolnosť voči neurodegeneratívnym ochoreniam. Nová nemecká štúdia sa hlbšie zaoberala molekulárnym označovaním samotných mozgových proteínov a ukazuje, že poriadok v tejto sieti je oveľa krehkejší, ako sme si mysleli. A zároveň sa určitá časť narušených mechanizmov dá čiastočne „vyčistiť“ zmenou stravy.
V mladom mozgu je tento systém presný. V starnúcej populácii však výskumníkov prekvapil prudký nárast bielkovín, ktoré dostávajú viac nálepiek, ako by mali. S pribúdajúcim vekom sa začínajú hromadiť štítky, ktoré už mali dávno zmiznúť – triediaci systém jednoducho nestíha.
Keď sa recyklačné linky spomalia
Kľúčovým hráčom je proteazóm, komplexný proteínový „mlyn“, ktorý rozkladá staré alebo poškodené molekuly a udržiava poriadok vo vnútri buniek. Analýza ľudských neurónov pestovaných v laboratóriu z kmeňových buniek potvrdila, že asi tretina nadmerného značenia priamo súvisela s inhibíciou proteazómu. Nie je to nič nové – vedci už roky vedia, že čistiace mechanizmy mozgu starnú. Novinkou je však detailná súvislosť medzi zmenenou ubikvityláciou a tým, ako rýchlo prestane fungovať recyklačný systém.
Práve tu vyvstávajú dôležité otázky. Čo presne spôsobuje zlyhanie regulácie značenia bielkovín? Prečo sa niektoré bielkoviny ocitnú v „recenzovaní“ etikov a iné, naopak, zostávajú bez nich, hoci by ich mali prijímať? A najmä: dá sa proces opäť stabilizovať?
Vedci upozorňujú, že ide o krehkú rovnováhu. „S vekom sa tento presný systém stáva kolísavým. Niektoré značky sa hromadia a iné miznú bez ohľadu na to, koľko konkrétneho proteínu je v bunke prítomné,“ vysvetľuje molekulárny biológ Alessandro Ori.
Takýto chaos môže mať ďalekosiahle následky. Mozog závisí od tisícok presne koordinovaných bielkovín, ktorých funkcie sa menia v priebehu milisekúnd. Ak sa signalizácia rozladí, bunka môže reagovať neskoro, nesprávne alebo vôbec.
Myši na diéte a prekvapivý návrat k poriadku
Tím teda testoval jednoduchý zásah: krátkodobé obmedzenie kalórií. Starším myšiam bola po dobu štyroch týždňov podávaná diéta s obmedzeným príjmom kalórií, potom sa vrátili k normálnej strave. Cieľ bol jediný – zistiť, či strava nenarúša chaotické značenie bielkovín.
A udrela. U niektorých sledovaných bielkovín sa chemické markery po návrate k normálnemu kŕmeniu začali správať ako u mladších zvierat. Nie všade a nie rovnako, ale efekt bol jasný: strava mala schopnosť obnoviť poriadok v systéme, ktorý sa inak vekom rozpadá.
Stále nie je jasné, čo presne tento jav spôsobuje. Autori sa nepokúsili rozlúštiť biologické mechanizmy, ale ich údaje naznačujú, že mozog dokáže reagovať na zmeny metabolizmu aj v starobe. Zdá sa, že kalorická reštrikcia ovplyvňuje tok energie a korekciu chýb v proteínových procesoch spôsobom, ktorý umožňuje proteazómu vrátiť sa späť do vysokých rýchlostných stupňov.
„Naše výsledky ukazujú, že aj v starobe môže mať strava viditeľný vplyv na molekulárne procesy v mozgu,“ povedal Ori. Do akej miery a prečo však zostáva otvorené: niektoré procesy sa spomalili, iné sa takmer nepohli a niektoré dokonca zrýchlili.
Od proteínového chaosu k chorobe
Význam týchto zistení je širší ako samotné experimenty na myšiach. Zlyhanie proteínového manažmentu je neoddeliteľnou súčasťou mnohých neurodegeneratívnych ochorení – od Alzheimerovej cez Parkinsonovu až po niektoré formy demencie spojené s akumuláciou toxických proteínov. Ak sa ukáže, že úprava stravy dokáže aspoň čiastočne stabilizovať značenie proteínov, mohla by doplniť budúce terapeutické prístupy, ktoré sa snažia udržať fungovanie mozgu čo najdlhšie.
Dôležité je, že vedci testovali iba izolované modely – myši a ľudské neuróny pestované v laboratóriu. V žiadnom momente neoverili, čo sa stane v živom ľudskom mozgu. Tento krok bude nevyhnutný a oveľa náročnejší. Ľudský mozog je komplikovaný orgán, v ktorom naraz interagujú stovky procesov a zásah do jedného z nich môže mať vedľajšie účinky inde.
Napriek tomu sa podarilo získať dôležitý kúsok skladačky. Starnutie mozgu nie je len pasívne spomaľovanie. Ide o dynamický proces, ktorý možno aspoň čiastočne kontrolovať. A to aj vtedy, keď je telo dlhé roky.
Ďalšie otázky
Nová práca posúva poznatky o krok ďalej: ukazuje, že zmeny v označovaní bielkovín patria medzi dôležité mechanizmy starnutia a že sú citlivé na metabolické signály. Zároveň otvára sériu otázok, ktoré bude treba vyriešiť v ďalšom výskume.
Ktoré proteíny sú najviac náchylné na poruchy značenia? Ktoré oblasti mozgu sú zraniteľnejšie? Je možné nájsť diétnu stratégiu, ktorá zasiahne cieľové skupiny bielkovín? A najmä – bude takýto zásah fungovať aj u ľudí?
Kým nebudeme mať odpovede, ostáva už len to, čo výskumníci vyhlásia: v starnúcom mozgu sa neustále premiešavajú procesy, ktoré si práve začíname všímať. A medzi nimi aj tie, ktoré sa dajú ovplyvniť životným štýlom.
Prečítajte si viac z kategórie: Kuriozity
Ďakujeme, že ste si prečítali Startitup. Ak máte postreh alebo ste našli chybu v článku, napíšte nám na redakcia@startitup.sk.
Zdroje: Science Alert, Nature
Zdroj správ
