Ćelije se prilagođavaju starenju aktivnim remodeliranjem endoplazmatičnog retikuluma

Poboljšanja na planu javnog zdravlja omogućila su čoveku da preživi do starijih godina nego ikad ranije, ali za mnoge ljude ove dodate zlatne godine nisu provedene u dobrom zdravlju.

Starenje je prirodan deo života, ali je povezano sa znatno povećanom učestalošću većine hroničnih bolesti, uključujući razne vrste raka, dijabetes i Alchajmerovu bolest.

Preporučujemo

Laboratorija Krisa Berkevica, docenta za ćelijsku i razvojnu biologiju na Univerzitetu Vanderbilt u Nešvilu, želi da otkrije postoji li način da se prekinu veze između procesa starenja i bolesti, kako bismo duže ostali zdravi i više uživali u svojim kasnijim godinama.

Radi postizanja ovog cilja, laboratorija se fokusira na to kako ćelije organizuju svoje unutrašnje odeljke, ili organele, i kako strukture organela mogu uticati na ćelijsku funkciju, metabolizam i rizik od bolesti.

U najnovijem radu Berkevic opisuje novi način na koji se ćelije prilagođavaju procesu starenja: aktivno remodeliranje endoplazmatičnog retikuluma (ER), jedne od najvećih i najsloženijih organela ćelije.

Ćelije koje stare remodeliraju svoj ER kroz proces nazvan ER-fagija, koji selektivno cilja specifične subdomene ER za razgradnju. Otkriće da je ER-fagija uključena u starenje ističe ovaj proces kao moguću metu lekova za hronična stanja povezana sa starenjem, kao što su neurodegenerativne bolesti i različiti metabolički poremećaji.

„Dok su mnoge ranije studije dokumentovale kako se nivoi različitih ćelijskih mašinerija menjaju tokom starenja, mi se fokusiramo na to kako starenje utiče na način kako ćelije smeštaju i organizuju ove mašinerije unutar svojih složenih unutrašnjih arhitektura“, kaže Berkevic.

Efikasnost ćelijske funkcije i metabolizma zavisi od toga kako su te zbirke mehanizama organizovane i distribuirane unutar ćelije. Dobar način da se predstavi kako unutrašnja arhitektura ćelije utiče na njenu funkciju jeste da se zamisli fabrika koja pravi mnogo složenih proizvoda. Toj fabrici je potrebno mnogo specijalizovanih mehanizama, ali čak i ako su svi oni prisutni – fabrika radi glatko samo ako su raspoređeni na odgovarajuće mesto i u odgovarajućem nizu.

„Kad je prostor ograničen ili se proizvodni zahtevi promene, fabrika mora da reorganizuje svoj raspored kako bi proizvodila prave proizvode. Ako se organizacija poremeti, proizvodnja postaje veoma neefikasna“.

Jedna od najvećih i najvažnijih struktura u ćeliji je ER, labirint međusobno povezanih pločica i cevčica koji funkcioniše ne samo kao bitan proizvodni centar za proteine i lipide, već služi i kao skela za organizovanje drugih delova ćelije. Uprkos ovim kritičnim ulogama, naučnici su iznenađujuće malo znali kako se struktura ER može promeniti kod životinja koje stare.

Berkevic i kolege su koristili nove genetske alate i naprednu svetlosnu i elektronsku mikroskopiju da bi vizuelizovali kako se ER oblikuje i organizuje u ćelijama živih crva Caenorhabditis elegans, često korišćenog modela za istraživanje starenja.

Crvi C. elegans poseduju jedinstvenu kombinaciju karakteristika koje ih čine idealnim modelom za proučavanje starenja: prozirni su i brzo stare, što omogućava istraživačima da posmatraju šta se dešava unutar ćelija.

Otkriveno je da, dok stare, životinje drastično smanjuju količinu „grubog“ ER u svojim ćelijama, koji je uključen u stvaranje više proteina; količina cevastog ER, koji je tešnje povezan sa proizvodnjom lipida ili masti, samo je blago pogođena.

Ova promena se uklapa u šire teme starenja, uključujući opadanja naše sposobnosti da održavamo funkcionalne proteine i promene u metabolizmu koje nas navode da akumuliramo masti na novim mestima; potrebno je više istraživanja da bi se ove veze uspostavile kauzalno.

Istraživači su takođe otkrili da ćelije koriste proces ER-fagije za remodeliranje ER tokom starenja i da je ER-fagija povezana sa životnim vekom, aktivno doprinoseći zdravom starenju.

Laboratorija će nastaviti da istražuje različite strukture ER i kako one mogu unaprediti različite metaboličke ishode na nivou ćelije i celog organizma. Pošto je ER jedan od glavnih kontrolora u organizaciji svih ostalih odeljaka unutar ćelije, biće važno pitanje kako njegovo remodeliranje tokom starenja utiče na organizaciju drugih ćelijskih komponenti.

„Promene ER dešavaju se relativno rano u procesu starenja“, kaže Berkevic. „Jedna od najuzbudljivijih implikacija jeste da to može biti jedan od okidača za ono što dolazi kasnije: disfunkcija i bolest“.

Ako naučnici mogu da shvate šta je tačno okidač, možda će moći da spreče okidanje.

(Telegraf Nauka/Phys.org)