O 'elo mais fraco' no proteoma envelhecido

O 'elo mais fraco' no proteoma envelhecido

As descobertas de Salk e TSRI em proteínas de vida longa podem levar a uma melhor compreensão da base molecular do envelhecimento

LA JOLLA, CA—As proteínas são os principais atores nas células, realizando as funções especificadas pelas informações codificadas em nossos genes. A maioria das proteínas vive apenas dois dias ou menos, garantindo que aquelas danificadas por modificações químicas inevitáveis ​​sejam substituídas por novas cópias funcionais.

Em um novo estudo publicado em 29 de agosto de 2013 em Célula, uma equipe liderada por pesquisadores do Instituto Salk de Estudos Biológicos e O Instituto de Pesquisa Scripps (TSRI) já identificaram um pequeno subconjunto de proteínas no cérebro que persistem por mais tempo, até mais de um ano, sem serem substituídas. Essas proteínas de vida longa têm expectativa de vida significativamente maior do que a proteína típica, e sua identificação pode ser relevante para a compreensão da base molecular do envelhecimento.

Esta imagem de super resolução mostra o núcleo de uma célula de um cérebro de rato. Cada mancha vermelha é um complexo de poro nuclear individual, estruturas celulares encontradas no envelope que envolve o núcleo, que são cruciais para as comunicações entre o núcleo e o restante da célula. Os cientistas do Salk estudaram proteínas de vida longa que servem como importantes componentes estruturais desses complexos.

Cortesia de Brandon Toyama, Waitt Advanced Biophotonics Center

“A longevidade da proteína pode ser um dos principais contribuintes para o envelhecimento celular”, diz martin hetzer, um professor da Salk's Laboratório de Biologia Molecular e Celular e titular da Cátedra da Fundação Jesse e Caryl Philips, que foi autor sênior do estudo com o professor TSRI John Yates. “Simplesmente identificar todas as proteínas de vida longa nos permite focar nossos estudos nessas proteínas específicas, que podem ser o elo mais fraco no proteoma do envelhecimento”.

O estudo fornece a primeira identificação abrangente e imparcial do proteoma de vida longa, todo o conjunto de proteínas expressas por um genoma sob um determinado conjunto de condições ambientais. Em um estudo publicado em Ciência no ano passado, Hetzer e seus colegas identificaram proteínas de vida longa em um local subcelular, ou seja, o núcleo.

O novo estudo leva a Ciência descobertas um passo adiante, fornecendo uma identificação de todo o sistema de proteínas com longa expectativa de vida no cérebro do rato, um modelo de laboratório da biologia humana. Os cientistas descobriram que as proteínas de vida longa incluíam aquelas envolvidas na expressão gênica, comunicação celular neuronal e processos enzimáticos, bem como membros do complexo de poros nucleares (NPC), que é responsável por todo o tráfego para dentro e para fora do núcleo.

Além disso, eles descobriram que o NPC sofre uma rotatividade lenta, mas finita, por meio da troca de subcomplexos menores, não de NPCs inteiros, o que pode ajudar a eliminar o acúmulo inevitável de componentes danificados.

A partir da esquerda: cientistas de Salk Martin Hetzer e Brandon Toyama

Imagem: Cortesia do Salk Institute for Biological Studies

“Isso pode ser considerado semelhante à manutenção de um carro, onde você não substitui o carro inteiro, apenas os componentes que quebraram”, diz o principal autor do estudo, Brandon Toyama, pós-doutorado no laboratório de Hetzer.

Hetzer e seus colegas descobriram anteriormente que a deterioração do NPC pode ser um mecanismo geral de envelhecimento que leva a defeitos relacionados à idade na função nuclear. Outros laboratórios associaram a homeostase da proteína, ou estabilidade interna, ao declínio da função celular e, portanto, à doença. As novas descobertas revelam componentes celulares que correm maior risco de acúmulo de danos, ligando a persistência de proteínas a longo prazo ao processo de envelhecimento celular.

“Agora que identificamos essas proteínas de vida longa, podemos começar a examinar como elas podem ser afetadas no envelhecimento e o que a célula faz para compensar danos inevitáveis”, diz Toyama.

A equipe de Hetzer agora está identificando alvos que estão envolvidos no envelhecimento e caminhos potenciais para lidar com isso. “Estamos começando a pensar em como recuperar a funcionalidade dessa versão mais jovem da proteína”, diz ele.

Outros pesquisadores do estudo foram Jeffery N. Savas, Sung Kyu Park e John R. Yates do TSRI e Michael S. Harris e Nicholas T. Ingolia do Carnegie Institute for Science.

O trabalho contou com o apoio do National Institutes of Health, a Fundação Hewitt, a Fundação Glenn para Pesquisa Médica, American Cancer Society, Fundação Médica Ellison, e o Programa de Bolsas da Searle.

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.