Протеин, който забавя растежа на клетките, е от ключово значение за дълголетието

Хората живеят по-дълго от всякога. Но наред с увеличената продължителност на живота се увеличава и появата на заболявания, свързани с възрастта, като рак и деменция. Но разбирането на биологията на стареенето и познаването на гените и протеините, участващи в тези процеси, ще помогне да се увеличи периодът, в който хората могат да живеят в здравословно и продуктивно състояние, без болести, свързани с възрастта.

В скорошно проучване на екип от университета в Есекс беше идентифициран нов протеин против стареене, наречен Gaf1. Беше установено, че Gaf1 контролира протеиновия метаболизъм – процес, който е замесен в стареенето и болестите. Според авторите, без Gaf1, клетките имат по-кратък живот.

Стареенето е сложен процес и зависи както от гените, така и от факторите на околната среда, включително от диетата. Широко известно е, че диетите с ограничени калории могат да удължат живота. Това важи за различни организми, включително дрожди, плъхове и маймуни. Краткосрочните проучвания предполагат, че такава диета подобрява здравето при хората.

Сега учените установяват, че всъщност количеството на специфични хранителни вещества – като аминокиселини (градивни елементи на протеини), са свързани с дълголетието, а не количеството на консумираните калории.

Клетките усещат количеството хранителни вещества в средата си чрез специфични молекули. Една от тези молекули е ензимът Target of Rapamycin, известен още като TOR. TOR усеща количеството аминокиселини, присъстващи в тялото и достъпно за клетките. Когато клетките имат изобилие от аминокиселини, ензимът TOR изглажда метаболизма и инструктира клетките да растат, като правят много протеини. Този процес се нарича превод на протеин.

Но ако аминокиселините са ограничени, TOR инструктира тялото да бъде нащрек – състояние, което учените наричат ​​“лек отговор на стреса“. Този „стрес-отговор“ е полезен за клетките и организма като цяло, докато повишената транслация и оборотите на протеини е пагубна. Това е така, защото дълголетието е тясно свързано със способността на организма да се справя ефективно с вътрешни и външни натоварвания. Клетка, която е „нащрек“, се справя по-добре. Клетка, която инвестира в превод на протеини и по този начин в растеж, понижава защитните си сили и не може да се справи толкова ефективно със стреса.

В скорошно проучване учени анализираха оборотите на протеини в клетките на различни животни с продължителност на живота от четири до 200 години. Те открили, че животните с по-дълъг живот имат по-нисък оборот на протеини и енергия в своите клетки в сравнение с живеещите по-кратко.

Нашата ДНК носи нашата генетична информация. Гените са парчета ДНК и много от тях са отговорни за производството на протеини. За да се получи протеин, клетката трябва да произведе копие (наречено тРНК) на съответния ген, чрез процес, известен като транскрипция. MRNA ръководи рибозомите на клетките в реда, по който аминокиселините трябва да бъдат свързани заедно, като правят протеини.

Освен че се нуждаят от тРНК и рибозоми, клетките също се нуждаят от енергия под формата на АТФ, аминокиселини и тРНК (малки молекули, които ще пренасят аминокиселините към рибозомите) за превод на протеин. Преводът отнема много енергия на клетката и всяка клетка може да се нуждае от десетки хиляди рибозоми, за да преведе протеините си.

Колкото повече храна има клетката, толкова по-активен е ензимът TOR – по този начин инструктира клетката да расте и да се дели, което изисква превод на протеини и разход на енергия. Напротив, когато TOR е неактивен (както се случва по време на ограничаване на диетата), той ще спре транслацията чрез предотвратяване на функционирането на съществуващите рибозоми. Освен това спира производството на нови рибозоми.

Наскоро бяха открити нови функции на протеина Gaf1. Gaf1 е транскрипционен фактор, което означава, че е протеин, който е в състояние да се свързва с ДНК на клетката и да активира или репресира специфични гени. Когато TOR е активен, Gaf1 се намира в цитоплазмата на клетката и не се свързва с ДНК. Въпреки това, когато TOR се инактивира чрез диета или лекарства, Gaf1 може да пътува до ядрото и да се свързва с ДНК. Когато се свързва с ДНК, Gaf1 спира всички гени, отговорни за създаването на tRNA. Той също така спира други гени, необходими за транслацията, като тези, отговорни за създаването на рибозоми. Това прави, като контролира мрежа от гени, отговорни за осигуряването на всички градивни елементи за производството на протеини. Това означава, че Gaf1 гарантира, че клетката ще спре да предава енергия в превод, като не й позволява да прави компонентите, необходими за този процес. Това обаче е само временно и може да се обърне, след като са налични аминокиселини.

Клетките лишени от Gaf1, са краткотрайни. Както бе споменато, TOR сигнализира на клетките да растат, което допринася за тяхното стареене. Но когато TOR се инхибира чрез ограничаване на диетата или лекарства, растежът се спира и животът им се удължава. Без Gaf1 растежът не е спрян и наблюдаваното удължаване на живота не се осъществява напълно.

Въпреки че новото проучване разглежда специално дрождите, протеини, подобни на Gaf1, съществуват при много животни, включително при хората и е доказано, че те контролират развитието ни и стволовите клетки, които са важни за това дали ще се развият заболявания като рак. Възможно е тези протеини да имат същата функция при хората като Gaf1 в дрождите.

Функцията TOR, клетъчният растеж и производството на протеини са важни за физиологията и здравето, но също така могат да допринесат за развитието на някои заболявания като рак или болестта на Алцхаймер.

Новото проучване показа как се ограничава диетата дори до гените на клетката. Това може да позволи конкретни лекарства или диети да изменят функцията на тези фактори, което може дори да подобри здравето ни.