Проверено Эмили Хендерсон, бакалавр наук 9 ноября 2020 г.

При высоких концентрациях активные формы кислорода, известные как оксиданты, вредны для клеток всех организмов и связаны со старением. Но исследование Технологического университета Чалмерса, Швеция, теперь показало, что низкие уровни окислителя перекиси водорода могут стимулировать фермент, который помогает замедлить старение дрожжевых клеток.

Одно из преимуществ антиоксидантов, таких как витамины C и E, заключается в том, что они нейтрализуют активные формы кислорода, известные как оксиданты, которые в противном случае могут вступать в реакцию с важными молекулами в организме и нарушать их биологические функции.

Большие количества окислителей могут вызвать серьезные повреждения, например, ДНК, клеточных мембран и белков. Поэтому в наших клетках выработались мощные защитные механизмы, позволяющие избавиться от этих оксидантов, которые образуются в процессе нашего нормального метаболизма.

Ранее считалось, что окислители только вредны, но в последнее время мы начали понимать, что они также имеют положительные функции. Новое исследование Технологического университета Чалмерса показывает, что хорошо известный окислитель перекись водорода действительно может замедлять старение дрожжевых клеток. Перекись водорода – это химическое вещество, используемое, среди прочего, для отбеливания волос и зубов.

Это также один из окислителей, образующихся в нашем метаболизме, который вреден при более высоких концентрациях.

Исследователи Чалмерса изучили фермент Tsa1, который входит в группу антиоксидантов, называемых пероксиредоксинами.

Предыдущие исследования этих ферментов показали, что они участвуют в защите дрожжевых клеток от вредных оксидантов. Но пероксиредоксины также помогают продлить срок жизни клеток, когда они подвергаются ограничению калорийности. Механизмы, лежащие в основе этих функций, еще полностью не изучены ".

Микаэль Молин, руководитель исследования, Департамент биологии и биологической инженерии, Технологический университет Чалмерса

Уже известно, что снижение количества потребляемых калорий может значительно продлить продолжительность жизни самых разных организмов, от дрожжей до обезьян. Несколько исследовательских групп, в том числе группа Микаэля Молина, также показали, что именно стимуляция активности пероксиредоксина, в частности, замедляет старение клеток у таких организмов, как дрожжи, мухи и черви, когда они получают с пищей меньше калорий, чем обычно.

«Теперь мы обнаружили новую функцию Tsa1», – говорит Сесилия Пиказо, научный сотрудник отдела системной и синтетической биологии в Чалмерсе. «Раньше мы думали, что этот фермент просто нейтрализует активные формы кислорода. Но теперь мы показали, что Tsa1 действительно требует определенного количества перекиси водорода для активации, чтобы участвовать в процессе замедления старения дрожжевых клеток».

Удивительно, но исследование показывает, что Tsa1 не влияет на уровни перекиси водорода в старых клетках дрожжей. Напротив, Tsa1 использует небольшие количества перекиси водорода для снижения активности центрального сигнального пути, когда клетки получают меньше калорий.

Эффекты этого в конечном итоге приводят к замедлению клеточного деления и процессов, связанных с формированием строительных блоков клеток. Также стимулируется защита клеток от стресса, что заставляет их стареть медленнее.

«Сигнальные пути, на которые влияет потребление калорий, могут играть центральную роль в старении, ощущая состояние многих клеточных процессов и контролируя их», – говорит Микаэль Молин. «Изучая это, мы надеемся понять молекулярные причины того, почему частота возникновения многих распространенных заболеваний, таких как рак, болезнь Альцгеймера и диабет, резко увеличивается с возрастом»

Тот факт, что исследователи подошли на шаг ближе к пониманию механизмов, лежащих в основе того, как окислители могут фактически замедлять процесс старения, может привести к новым исследованиям, например поиску препаратов, стимулирующих пероксиредоксин, или проверке наличия возрастных заболеваний. может быть замедлен другими препаратами, которые усиливают положительное действие оксидантов в организме.

Дополнительная информация: Механизм замедленного старения ферментом Tsa1:

Исследователи Чалмерса показали механизм того, как фермент пероксиредоксин Tsa1 напрямую контролирует центральный сигнальный путь. Он замедляет старение за счет окисления аминокислоты другого фермента, протеинкиназы A, который важен для регуляции метаболизма.

Окисление снижает активность протеинкиназы A за счет дестабилизации части фермента, которая связывается с другими молекулами. Таким образом, передача сигналов питательных веществ через протеинкиназу А снижается, что, в свою очередь, подавляет деление клеток и стимулирует их защиту от стресса.

Подробнее о: Связанные результаты других исследовательских групп:

Другие исследования также показали, что низкие уровни активных форм кислорода могут быть связаны с несколькими положительными последствиями для здоровья. Эти оксиданты образуются в митохондриях, «электростанции» клетки, и процесс, называемый митогормезисом, можно наблюдать у многих организмов, от дрожжей до мышей.

У мышей рост опухоли замедляется митогормезом, тогда как у круглых червей оказалось возможным связать как пероксиредоксины, так и митогормезис со способностью метформина, лекарства от диабета 2 типа, замедлять клеточное старение.

Метформин также важен для поиска лекарств, которые могут снизить риск серьезного поражения пожилых людей Covid-19. Исследования, проведенные в Китае и Соединенных Штатах, дали некоторые многообещающие результаты, и одна из теорий состоит в том, что метформин может противодействовать ухудшению иммунной системы, вызванному старением.