18:07 2024-04-04 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Noi cercetări arată că moleculele cheie din celulele nervoase persistă de-a lungul vieții

_ O nouă cercetare arată cheia moleculele din celulele nervoase persistă de-a lungul vieții

După două decenii în Statele Unite, Martin Hetzer s-a întors acasă în Austria în 2023 pentru a deveni al doilea președinte al Institutului de Știință și Tehnologie din Austria (ISTA). La un an de la noul său rol, biologul molecular rămâne implicat în domeniul cercetării îmbătrânirii.

Hetzer este fascinat de puzzle-urile biologice care înconjoară procesele de îmbătrânire în organe precum creierul, inima și pancreasul. Majoritatea celulelor care cuprind aceste organe nu sunt reînnoite pe toată durata vieții unui om. Celulele nervoase (neuroni) din creierul uman, de exemplu, pot fi la fel de vechi ca organismul, chiar și mai mult de un secol și trebuie să funcționeze toată viața.

Această vârstă remarcabilă a neuronilor ar putea fi un factor de risc major pentru tulburările neurodegenerative precum boala Alzheimer. Esențială pentru înțelegerea acestor tipuri de afecțiuni este o înțelegere mai profundă a modului în care celulele nervoase funcționează în timp și mențin controlul. Acest lucru deschide potențial uși pentru contracararea terapeutică a proceselor de îmbătrânire ale acestor celule specifice.

Cea mai recentă publicație în colaborare a lui Hetzer, Tomohisa Toda de la Universitatea Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg (FAU), care este, de asemenea, asociată cu Centrul Max Planck pentru Fizică și Medicină, Erlangen și colegii săi, oferă noi perspective asupra acestui domeniu subexplorat al mecanismelor complicate.

Pentru prima dată la mamifere, studiul arată că ARN - un grup esențial de molecule important pentru diferite procese biologice din interiorul celulei — pot persista de-a lungul vieții. Oamenii de știință au identificat ARN-uri specifice cu funcții de protecție a genomului în nucleele celulelor nervoase ale șoarecilor care rămân stabile timp de doi ani, acoperindu-le întreaga viață. Descoperirile, publicate în revista Science, susțin importanța moleculelor cheie cu viață lungă pentru menținerea funcției unei celule.

Interiorul celulelor este un loc foarte dinamic. Unele componente sunt reînnoite și actualizate constant; alții rămân la fel toată viața. Este ca un oraș în care clădirile vechi se îmbină cu cele noi. ADN-ul găsit în nucleu – inima orașului – de exemplu, este la fel de vechi ca organismul. „ADN-ul din celulele noastre nervoase este identic cu ADN-ul din celulele nervoase în curs de dezvoltare din pântecele mamei noastre”, explică Hetzer.

Spre deosebire de ADN-ul stabil, care este în mod constant reparat, ARN-ul, în special ARN-ul mesager (ARNm), care formează proteine ​​pe baza informațiilor ADN, se caracterizează prin natura sa tranzitorie. Sfera celulară, totuși, se extinde dincolo de ARNm la un grup de așa-numitele ARN-uri necodante. Ele nu se transformă în proteine; în schimb, au îndatoriri specifice pentru a contribui la organizarea și funcționarea generală a celulei. În mod intrigant, durata lor de viață a rămas un mister. Până acum.

Hetzer și Co. și-au propus să descifreze acel secret. Prin urmare, ARN-urile au fost etichetate, adică „marcate”, în creierul șoarecilor nou-născuți. „Pentru această etichetare, am folosit analogi de ARN - molecule similare din punct de vedere structural - cu cârlige chimice mici care fac clic pe molecule fluorescente pe ARN-urile reale", explică Hetzer. Acest lucru a asigurat urmărirea eficientă a moleculelor și instantanee microscopice puternice la orice moment dat din viața șoarecilor.

„În mod surprinzător, imaginile noastre inițiale au dezvăluit prezența ARN-urilor cu viață lungă, în diferite tipuri de celule din creier. A trebuit să disecăm în continuare datele pentru a le identifica pe cele din celulele nervoase”, explică Hetzer. „Colaborarea fructuoasă cu laboratorul lui Toda ne-a permis să înțelegem acest haos în timpul cartografierii creierului.”

În colaborare, cercetătorii s-au putut concentra numai pe ARN-urile cu viață lungă din neuroni. Ei au cuantificat concentrația moleculelor de-a lungul vieții unui șoarece, le-au examinat compoziția și le-au analizat pozițiile.

În timp ce oamenii au o speranță de viață medie de aproximativ 70 de ani, durata de viață tipică a unui șoarece este de 2,5 ani. După un an, concentrația de ARN cu viață lungă a fost ușor redusă în comparație cu nou-născuții. Cu toate acestea, chiar și după doi ani, au rămas detectabile, indicând o persistență pe tot parcursul vieții a acestor molecule.

În plus, oamenii de știință au demonstrat rolul proeminent al ARN-urilor de lungă durată în longevitatea celulară. Ei au descoperit că ARN-urile cu viață lungă din neuroni constau din ARNm și ARN-uri necodificatoare și se acumulează în apropierea heterocromatinei - regiunea dens împachetată a genomului, de obicei găzduind gene inactive. Apoi, au investigat în continuare funcția acestor ARN-uri cu viață lungă.

În biologia moleculară, cea mai eficientă abordare pentru a realiza acest lucru este prin reducerea moleculei de interes și observarea efectelor sale ulterioare.

Sistemul model le-a permis să intervin eficient cu aceste ARN-uri cu viață lungă. O cantitate mai mică de ARN cu viață lungă a cauzat probleme în arhitectura heterocromatinei și stabilitatea materialului genetic, afectând în cele din urmă viabilitatea celulelor. Astfel, a fost clarificat rolul important al ARN-urilor cu viață lungă în longevitatea celulară.

Studiul evidențiază faptul că ARN-urile cu viață lungă pot funcționa în reglarea de durată a stabilității genomului.

" Întreținerea celulară pe tot parcursul vieții în timpul îmbătrânirii implică o durată de viață extinsă a moleculelor cheie, cum ar fi ARN-urile cu viață lungă, pe care tocmai le-am identificat", adaugă Hetzer. Mecanismul precis, însă, rămâne neclar. „Împreună cu proteinele neidentificate, ARN-urile cu viață lungă formează probabil o structură stabilă care interacționează cumva cu heterocromatina.”

Proiectele de cercetare viitoare din laboratorul lui Hetzer se concentrează pe găsirea acestor legături lipsă și înțelegerea caracteristicilor biologice ale acestora. ARN cu viață lungă.

(Fluierul)

Inapoi