Исследователи KAIST смогли увеличить и уменьшить продолжительность жизни существ, изменяя активность белков, обнаруживаемых в клетках круглого червя, которые говорят им преобразовывать сахар в энергию, когда их клеточная энергия истощается. У людей также есть эти белки, открывающие интригующие возможности для разработки препаратов, способствующих долголетию. Эти новые результаты были опубликованы 1 июля в журнале Science Advances.

Круглый червь Caenorhabditis elegans ( C. elegans ), нематода длиной в миллиметр, обычно используемая в лабораторных испытаниях, пользовался повышением своей продолжительности жизни, когда исследователи использовали несколько белков, участвующих в мониторинге потребления энергии его клетками.

Белки VRK-1 и AMPK работают в тандеме в клетках круглого червя, причем первый приказывает последним приступить к работе, прикрепляя к нему молекулу фосфата, состоящую из одного фосфора и четырех атомов кислорода. В свою очередь, роль AMPK заключается в мониторинге уровней энергии в клетках, когда клеточная энергия заканчивается. По сути, ВРК-1 регулирует AMPK, а AMPK регулирует энергетический статус клетки.

Используя целый ряд различных биологических инструментов исследования, включая введение чужеродных генов в червя, группа исследователей во главе с профессором Сеунг-Чже В. Ли из Отдела биологических наук в KAIST смогла увеличить и уменьшить активность гена что говорит клеткам производить белок VRK-1. Этот ген практически не изменился на протяжении всей эволюции. У большинства сложных организмов есть тот же самый ген, включая людей.

Ведущий автор исследования Sangsoon Park и его коллеги подтвердили, что избыточная экспрессия или увеличенная продукция белка VRK-1 увеличивала продолжительность жизни C. elegans , которая обычно живет всего две-три недели, и ингибирование VRK-1. производство сократило срок его службы.

Исследовательская группа обнаружила, что активность процесса мониторинга клеточной энергии VRK-1-AMPK повышается при низком клеточном энергетическом статусе за счет снижения митохондриального дыхания, набора метаболических химических реакций, которые используют кислород, которым дышит червь, чтобы преобразовать макроэлементы из пищи превращаются в энергетическую «валюту», которую клетки тратят, чтобы сделать все, что им нужно.

Уже известно, что митохондрии, энергетические моторные камеры в клетках, играют решающую роль в старении, а снижение функционирования митохондрий связано с возрастными заболеваниями. В то же время было показано, что мягкое ингибирование митохондриального дыхания способствует долголетию у ряда видов, включая мух и млекопитающих.

Когда исследовательская группа выполнила аналогичную работу с культивируемыми клетками человека, они обнаружили, что они могут также воспроизвести это нарастание и понижение процесса VRK-1-to-AMPK, который происходит у круглых червей.

«Это открывает интригующую возможность того, что VRK-1 также функционирует как фактор, управляющий долголетием человека, и поэтому, возможно, мы сможем начать разработку препаратов, способствующих долголетию, которые изменяют активность VRK-1», — пояснил профессор Ли.

По крайней мере, исследование указывает нам интересное направление для исследования новых терапевтических стратегий для борьбы с метаболическими нарушениями путем нацеливания на модуляцию VRK-1. Нарушения обмена веществ связаны с нарушением химических реакций в организме, в том числе с заболеваниями митохондрий.

Но до того, как ученые смогут рассматривать препараты для лечения метаболических расстройств или препараты для долголетия, необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы лучше понять, как работает VRK-1 для активации AMPK, а также выяснить точную механику того, как AMPK контролирует клеточную энергию.

Эта работа была поддержана Национальным исследовательским фондом (NRF) и Министерством науки и ИКТ (MSIT) Кореи.

---

Источник истории:

Материалы предоставлены Корейским институтом науки и технологий (KAIST) . Примечание: содержимое может быть отредактировано по стилю и длине.

---

Ссылка на журнал :

1. Сангсун Парк, Мурат Артан, Сын Хён Хан, Хэ Юн Х. Парк, Юнджи Юнг, Ара Б. Хванг, Вон Сик Шин, Кёнг Тай Ким, Сын Чжэ В. Ли. VRK-1 продлевает срок службы путем активации AMPK посредством фосфорилирования . Достижения науки , 2020; 6 (27): eaaw7824 DOI: 10.1126 / sciadv.aaw7824