В митохондриях нашли главный секрет долголетия
Ученые Института биологии старения Общества Макса Планка в Германии выявили новый механизм старения, связанный с митохондриями и лизосомами. Результаты исследования помогают объяснить, почему функции митохондрий ухудшаются с возрастом не только у млекопитающих, включая человека, но и у многих других животных. Статья исследователей, раскрывающая главный секрет долгой жизни, опубликована в журнале Nature Metabolism.
Известно, что митохондрии не только обеспечивают клетку энергией в виде молекул АТФ, но также играют важную и сложную роль в процессе старения. С возрастом эффективность митохондрий снижается, что связано с воспалительными реакциями, однако, с другой стороны, умеренное снижение активности органелл может стимулировать защитные реакции, способствующие долголетию. У млекопитающих функции митохондрий регулирует ряд регуляторных молекул (PGC-1α, YY1 и NRF10), но у беспозвоночных эти факторы отсутствуют.
Чтобы определить механизмы, контролирующие функции митохондрий, общие для многоклеточных, ученые провели генетический скрининг регуляторных молекул у модельной нематоды Caenorhabditis elegans. Для этого они вызвали у взрослых червей репродуктивную диапаузу — долговременное состояние покоя, наступающее при голодании. Во время диапаузы перестраивается физиология и метаболизм. Исследователей интересовало, какие молекулы при выходе из этого состояния влияют на ген cco-1, кодирующий цитохром-с-оксидазу (комплекс IV) — важный компонент митохондрий, участвующий в клеточном дыхании.
Ученые использовали метод РНК-интерференции, при котором малые молекулы РНК, внедренные в организм, подавляют активность различных регуляторных молекул: факторов транскрипции, рецепторов ядра клетки, регуляторов хроматина (вещества ядра клетки) и ферментов, включая фосфатазы и киназы. Всего было определено 30 молекул-кандидатов, влияющих на активность cco-1.
Одну из важнейших ролей играет ядерный транскрипционный фактор NFYB-1, являющийся компонентом (субъединицей) транскрипционного комплекса. Подавление NFYB-1 приводит к нарушению активности митохондриальных генов, снижению потребления кислорода, разрушению митохондрий и сокращению продолжительности жизни модельного организма.
Исследователи выяснили, что транскрипционный фактор контролирует другой белок — просапозин. Это соединение локализуется в лизосомах, где происходит разрушение и переработка молекул. Если же ограничить активность просапозина, то митохондрии, наоборот, восстанавливают свои функции, а срок жизни увеличивается. Схожий эффект происходит при добавлении кардиолипина — важного компонента внутренней мембраны митохондрий, с которым взаимодействует просапозин.