Ribozomi, „fabrike prevođenja“ ćelije, su ćelijske organele koje igraju centralnu ulogu u sintezi proteina, vitalnom procesu za sve žive organizme. Ove sićušne strukture same se sastoje od ribonukleinske kiseline (RNK) i proteina i neophodne su za opstanak i normalno funkcionisanje ćelije, jer su proteini koje proizvode potrebni za skoro sve ćelijske procese, uključujući strukturu, funkciju i regulaciju.
Proizvodnja ribozoma počinje kada RNK polimeraza I (Pol I) sintetiše pre-rRNK, prekursorski transkript zrele ribozomalne RNK (rRNK) koja kasnije postaje deo ribozoma. Ranije se pokazalo da je niža aktivnost Pol I povezana sa dužim životom, ali za to nije bilo preciznog objašnjenja.
Studija objavljena u Nature Communications sada pokazuje da smanjenje aktivnosti Pol I kod nematode Caenorhabditis elegans dovodi do poboljšane funkcije mitohondrija i stabilnijeg metabolizma, čime se produžava životni vek. Ovi nalazi takođe imaju implikacije na starenje ljudi.
Studija je spojila ekspertizu u organizmu i ćelijskom metabolizmu i starenju istraživačke grupe Marije Ermolaeve, Tolerancija na stres i homeostaza, na Lajbnic institutu za starenje—Fritz Lipman institut (FLI) u Jeni, i iskustvo u transkripciji Pol I i biogenezi ribozoma istraživačke grupe Holgera Bierhofa „Epigenetika starenja“ koja je povezana sa Univerzitetom Fridrih Šiler u Jeni i takođe povezana sa FLI.
Biosinteza rRNA i biogeneza ribozoma zajedno troše do 60% ćelijske energije. U ovom kontekstu, nalazi istraživačkog tima podržavaju ideju da inhibicija Pol I produžava životni vek, zdrav životni vek i metaboličku kondiciju aktivnim smanjenjem potrošnje energije.
Zanimljivo je da smanjenje aktivnosti Pol I ne samo da stvara višak ATP-a koji se može koristiti putem ćelijskih puteva kontrole kvaliteta, već takođe izaziva metaboličko preoblikovanje kako bi se smanjio trošenje triglicerida i disanje mitohondrija. Pošto je mitohondrijalno disanje ključni izvor reaktivnih vrsta kiseonika (ROS) i oštećenja mitohondrija tokom starenja, smanjenje ove aktivnosti daje efekat protiv starenja.
Istraživači su takođe genetski modifikovali C. elegans da bi povećali aktivnost Pol I. Dok su ove životinje pokazale ranu prednost u kondiciji pokazujući povećanu veličinu tela i neuromišićne performanse, njihov metabolizam se brže pogoršao, što je dovelo do preranog starenja i rane smrti. Konačno, pokazalo se da sposobnost produženja života smanjene aktivnosti Pol I nije ograničena starenjem i izaziva koristi i u kasnoj životnoj dobi.
„Bilo nam je veoma uzbudljivo otkriti intervenciju dugovečnosti koja je efikasna u kasnoj životnoj dobi jer je prethodni rad nas i drugih utvrdio da je starost ograničavajući faktor za efikasnost opšte poznatih intervencija kao što su metformin i ograničenja u ishrani“, kaže Marija Ermolaeva.
„Takođe je bilo uzbudljivo otkriti geroprotektivnu intervenciju koja deluje aktivnim suzbijanjem energetskog metabolizma. Studije na veoma dugovečnim vrstama kao što su grenlandski kit i goli krtinjak otkrile su smanjen metabolizam energije među njihovim ključnim genetskim prednostima. Sada smo otkrili intervenciju koja potencijalno može ponoviti ovu pozitivnu osobinu kod ljudi.“
Pošto su istraživači takođe uključili ljudske ćelije u svoje studije, nalazi bi mogli biti relevantni i za starenje ljudi. „Starenje je glavni faktor rizika za razvoj raka, koji je zauzvrat skoro uvek povezan sa povišenom biogenezom ribozoma“, kaže Holger Bierhof. „Umereno smanjenje sinteze rRNA, posebno u starosti, može biti održiva opcija ne samo za poboljšanje metaboličkog zdravlja, već i za smanjenje rizika od raka“, dodaje on.
Konačno, studija naglašava da prekomerni unos proteina u ishrani – uobičajena samointervencija koja olakšava rast mišića u kombinaciji sa vežbama snage – nosi potencijalne rizike, jer takođe stimuliše aktivnost Pol I. Slično otkrićima kod nematoda pojačanih Pol I, prekomerna konzumacija hrane i suplemenata bogatih proteinima može kratkoročno poboljšati fizičku kondiciju, ali može ubrzati proces metaboličkog starenja na duži rok, potencijalno ometajući funkciju organa u kasnoj životnoj dobi. .
Studija pruža važan uvid u molekularne mehanizme koji su u osnovi dugovečnosti. Ciljana regulacija aktivnosti Pol I mogla bi potencijalno otvoriti nove puteve za razvoj terapija za promovisanje zdravog starenja.
