A descoberta de proteínas de vida extremamente longa pode fornecer informações sobre o envelhecimento celular e doenças neurodegenerativas

A descoberta de proteínas de vida extremamente longa pode fornecer informações sobre o envelhecimento celular e doenças neurodegenerativas

Pesquisadores da Salk descobrem que o cérebro adulto contém proteínas que duram a vida toda

LA JOLLA, CA—Um dos grandes mistérios da biologia é por que as células envelhecem. Agora, cientistas do Salk Institute for Biological Studies relatam que descobriram uma fraqueza em um componente das células cerebrais que pode explicar como o processo de envelhecimento ocorre no cérebro.

Os cientistas descobriram que certas proteínas, chamadas proteínas de vida extremamente longa (ELLPs), encontradas na superfície do núcleo dos neurônios, têm uma vida útil notavelmente longa.

Enquanto a vida útil da maioria das proteínas totaliza dois dias ou menos, o Salk
Pesquisadores do instituto identificaram ELLPs no cérebro de ratos que eram tão antigos
como o organismo, uma descoberta que relataram em Ciência.

Os cientistas do Salk são os primeiros a descobrir uma máquina intracelular essencial cujos componentes incluem proteínas dessa idade. Seus resultados sugerem que as proteínas duram uma vida inteira, sem serem substituídas.

ELLPs compõem os canais de transporte na superfície do núcleo; portões que controlam quais materiais entram e saem. Sua longa vida útil pode ser uma vantagem se não fosse pelo desgaste que essas proteínas experimentam ao longo do tempo. Ao contrário de outras proteínas do corpo, as ELLPs não são substituídas quando incorrem em modificações químicas anormais e outros danos.

Danos aos ELLPs enfraquecem a capacidade dos canais de transporte tridimensionais compostos por essas proteínas de proteger o núcleo da célula de toxinas, diz martin hetzer, um professor da Salk's Laboratório de Biologia Molecular e Celular, que liderou a pesquisa. Essas toxinas podem alterar o DNA da célula e, assim, a atividade dos genes, resultando no envelhecimento celular.

Financiado pela Fundação Médica Ellison e os votos de Fundação Glenn para Pesquisa Médica, o grupo de pesquisa de Hetzer é o único laboratório do mundo que investiga o papel desses canais de transporte, chamados de complexo de poros nucleares (NPC), no processo de envelhecimento.

Esta imagem de microscópio mostra proteínas de vida extremamente longa, ou ELLPs, brilhando em verde do lado de fora do núcleo de uma célula cerebral de rato. O DNA dentro do núcleo é representado em azul.

Os cientistas do Salk descobriram que os ELLPs, que formam canais através da parede do núcleo, duravam mais de um ano sem serem substituídos. A deterioração dessas proteínas pode permitir a entrada de toxinas no núcleo, resultando no envelhecimento celular.

Imagem: Cortesia de Brandon Toyama, Salk Institute for Biological Studies

Estudos anteriores revelaram que alterações na expressão gênica estão por trás do processo de envelhecimento. Mas, até a descoberta do laboratório Hetzer de que os NPCs dos mamíferos possuem um calcanhar de Aquiles que permite que toxinas prejudiciais ao DNA entrem no núcleo, a comunidade científica tinha poucas pistas sólidas sobre como essas alterações genéticas ocorrem.

“A característica definidora fundamental do envelhecimento é um declínio geral na capacidade funcional de vários órgãos, como o coração e o cérebro”, diz Hetzer. “Esse declínio resulta da deterioração da homeostase, ou estabilidade interna, dentro das células constituintes desses órgãos. Pesquisas recentes em vários laboratórios ligaram a quebra da homeostase da proteína ao declínio da função celular”.

Os resultados que Hetzer e sua equipe relatam hoje sugerem que o declínio da função do neurônio pode se originar em ELLPs que se deterioram como resultado de danos ao longo do tempo.

“A maioria das células, mas não os neurônios, combate a deterioração funcional de seus componentes protéicos por meio do processo de renovação de proteínas, no qual as partes potencialmente danificadas das proteínas são substituídas por novas cópias funcionais”, diz Hetzer.

“Nossos resultados também sugerem que a deterioração do poro nuclear pode ser um mecanismo geral de envelhecimento que leva a defeitos relacionados à idade na função nuclear, como a perda de programas de expressão de genes jovens”, acrescenta.

As descobertas podem ser relevantes para a compreensão das origens moleculares do envelhecimento e de distúrbios neurodegenerativos como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson.

Em estudos anteriores, Hetzer e sua equipe descobriram grandes filamentos nos núcleos de neurônios de camundongos e ratos velhos, cujas origens traçaram no citoplasma. Esses filamentos têm sido associados a vários distúrbios neurológicos, incluindo a doença de Parkinson. Ainda não foi determinado se as moléculas extraviadas são a causa ou o resultado da doença.

Também em estudos anteriores, Hetzer e sua equipe documentaram declínios dependentes da idade no funcionamento de NPCs nos neurônios de ratos idosos saudáveis, que são modelos de laboratório da biologia humana.

A equipe de Hetzer inclui seus colegas do Instituto Salk, bem como John Yates III, professor do Departamento de Fisiologia Química do Instituto de Pesquisa Scripps. Os primeiros autores do estudo foram Brandon H. Toyama, pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Hetzer, e Jeffrey N. Savas, pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Yates.

Quando Hetzer decidiu, três anos atrás, investigar se o NPC desempenhava um papel no início ou contribuição para o aparecimento do envelhecimento e de certas doenças neurodegenerativas, alguns membros da comunidade científica o alertaram de que tal estudo era muito ousado e seria difícil e caro de realizar. conduta. Mas Hetzer estava determinado, apesar dos avisos.

Ele acrescenta que, sem o financiamento da fundação, o estudo não teria progredido a ponto de suas descobertas serem publicadas em um jornal importante.

Sobre o Salk Institute for Biological Studies:

O Salk Institute for Biological Studies é uma das mais proeminentes instituições de pesquisa básica do mundo, onde professores de renome internacional investigam questões fundamentais das ciências da vida em um ambiente único, colaborativo e criativo. Com foco na descoberta e na orientação de futuras gerações de pesquisadores, os cientistas da Salk fazem contribuições inovadoras para nossa compreensão do câncer, envelhecimento, Alzheimer, diabetes e doenças infecciosas, estudando neurociência, genética, biologia celular e vegetal e disciplinas relacionadas.

As realizações do corpo docente foram reconhecidas com inúmeras honras, incluindo Prêmios Nobel e associações na Academia Nacional de Ciências. Fundado em 1960 pelo pioneiro da vacina contra a poliomielite Jonas Salk, MD, o Instituto é uma organização independente sem fins lucrativos e um marco arquitetônico.

Para mais informações:
Ciência
Autores: Jeffrey N. Savas, Brandon H. Toyama, Tao Xu, John R. Yates e Martin W. Hetzer
Proteínas de poros nucleares de vida extremamente longa no cérebro de ratos