Уборка мусора

Калифорнийский университет – Сан-Диего, 11 мая 2023 г.

Стволовые клетки выносят мусор. Эта иллюстрация принадлежит Эмме Видал из DrawImpacts. Кредит: Эмма Видал

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что уникальный метод стволовых клеток по удалению неправильно свернутых белков может стать ключом к долгосрочному сохранению здоровья и предотвращению болезней.

Пока люди продолжают поиски источника молодости, стволовые клетки продолжают играть ключевую роль в поисках долголетия. Исследования все чаще показывают, что сохранение пригодности стволовых клеток приводит к увеличению продолжительности жизни, а новые исследования подчеркивают важность поддержания стволовых клеток в чистоте и порядке.

Согласно исследованию, недавно опубликованному в журнале Cell Stem Cell, ученые из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что стволовые клетки крови используют удивительную технику для устранения неправильно свернутых белков. Исследователи обнаружили, что этот процесс замедляется с возрастом, и полагают, что усиление этой специализированной системы утилизации мусора может помочь предотвратить возрастные заболевания.

Исследование было сосредоточено на гемопоэтических стволовых клетках (ГСК) — клетках нашего костного мозга, которые производят новую кровь и иммунные клетки на протяжении всей нашей жизни. Когда их функция ослаблена или утрачена, это может привести к нарушениям со стороны крови и иммунитета, таким как анемия, нарушение свертываемости крови и рак.

Исследователь Калифорнийского университета в Сан-Диего Роберт Сигнер, доктор философии, описывает, как стволовые клетки способствуют старению и возрастным заболеваниям. Фото: Калифорнийский университет в Сан-Диего, Медицинские науки.

«Стволовые клетки будут использоваться в течение длительного времени», — сказал старший автор исследования Роберт Сигнер, доктор философии, доцент Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Их потребность в долголетии требует, чтобы они были устроены иначе, чем все короткоживущие клетки тела».

Ключом к сохранению стволовых клеток является поддержание белкового гомеостаза. Предыдущая работа показала, что стволовые клетки, включая ЗКП, синтезируют белки гораздо медленнее, чем другие типы клеток, отдавая приоритет качеству, а не количеству. Это помогает им совершать меньше ошибок в процессе, поскольку неправильно свернутые белки могут стать токсичными для клеток, если им дать возможность накапливаться.

Тем не менее, некоторые ошибки или повреждение белков неизбежны, поэтому исследователи решили понять, как стволовые клетки обеспечивают правильное удаление этих белков.

In most cells, damaged or misfolded proteins get individually tagged for disposal. A mobile protein destroyer called the proteasome then finds the labeled proteins and breaks them down into their original amino acidAny substance that when dissolved in water, gives a pH less than 7.0, or donates a hydrogen ion." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> кислотные компоненты. Но в новом исследовании исследователи обнаружили, что активность протеасом особенно низка в ЗКП. Это оставило команду в недоумении: если избавление от поврежденных белков так важно для стволовых клеток, почему протеасома менее активна?

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что неправильно свернутые белки агрегируются и помещаются в одну область (зеленую) внутри стволовых клеток перед тем, как их утилизируют. Фото: Калифорнийский университет в Сан-Диего, Медицинские науки.

В ходе серии последующих экспериментов команда обнаружила, что HSC используют совершенно другую систему. Здесь поврежденные и неправильно свернутые белки собираются и транспортируются в кластеры, называемые агресомами. Попав в одно место, они могут быть коллективно уничтожены лизосомой (клеточной органеллой, содержащей пищеварительные ферменты) в процессе, называемом агрефагией.

«Что очень необычно, так это то, что считалось, что этот путь запускается только как реакция на сильный стресс, но на самом деле это нормальный физиологический путь, используемый стволовыми клетками», — сказал Сигнер. «Это подчеркивает, насколько важно для стволовых клеток предотвращать стресс, чтобы они могли сохранить свое здоровье и долголетие».

So why this different system? A main advantage of the proteasome method is that it breaks proteins down immediately, producing amino acids<div class="cell text-container large-6 small-order-0 large-order-1"><div class="text-wrapper"><br />Amino acids are a set of organic compounds used to build proteins. There are about 500 naturally occurring known amino acids, though only 20 appear in the genetic code. Proteins consist of one or more chains of amino acids called polypeptides. The sequence of the amino acid chain causes the polypeptide to fold into a shape that is biologically active. The amino acid sequences of proteins are encoded in the genes. Nine proteinogenic amino acids are called "essential" for humans because they cannot be produced from other compounds by the human body and so must be taken in as food.<br /></div></div>" data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"amino acids that the cell can reuse to build new proteins. But stem cells are less interested in building new proteins. Thus the authors suggest that by storing a collection of damaged proteins in one place, stem cells may be creating their own cache of resources that can be used at a later time when they are actually needed, such as after an injury or when it is time to regenerate./p>