Bí quyết sống lâu? Từ nghiên cứu về loài giun, protein tái chế tế bào là chìa khóa cho chúng ta

Protein tái chế tế bào giúp giun sống lâu hơn

Các nhà khoa học tại Viện khám phá y tế Sanford Burnham Prebys đã chỉ ra rằng giun sống lâu hơn nếu chúng tạo ra mức protein dư thừa - p62 có thể nhận ra protein tế bào độc hại được gắn thẻ để tiêu diệt. Phát hiện này, được công bố trên tạp chí Nature Communications, có thể giúp phát hiện ra các phương pháp điều trị cho các tình trạng liên quan đến tuổi tác, chẳng hạn như bệnh Alzheimer, thường được gây ra bởi sự tích lũy protein bị sai lệch.

"Các nghiên cứu, bao gồm cả của chúng tôi, đã chỉ ra rằng tuổi thọ có thể được kéo dài bằng cách tăng cường hệ thống tự tái chế tế bào hay còn gọi là sự tự thực bào (autophagy) - quá trình các tế bào sử dụng để làm suy giảm và tái chế các thành phần tế bào cũ, bị hỏng", Malene Hansen - Tiến sĩ Chương trình Phát triển, Lão hóa và Tái sinh tại Sanford Burnham Prebys và nhà chuyên gia cao cấp của nghiên cứu cho biết. "Trước khi làm việc này, chúng tôi đã hiểu rằng hệ thống tự tái chế tế bào là một quá trình có liên quan đến lão hóa, nhưng tác động của p62, một loại protein autophagy chọn lọc, đối với tuổi thọ trước đó là không rõ ràng."

Đáng ngạc nhiên là các "nhà máy tái chế", xuất hiện ở những con giun tạo ra lượng protein p62 dư thừa, giống như một "xe tái chế tế bào". Những con giun này sống lâu hơn một tuần so với những con giun có mức p62 bình thường - tương đương với việc kéo dài tuổi thọ từ 20 đến 30%.

Các nhà khoa học từng nghĩ rằng tái chế tế bào hoạt động theo cùng một cách đối với tất cả các sản phẩm đào thải. Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu rằng hệ thống tự tái chế tế bào có thể có tính chọn lọc cao, nghĩa là tế bào sử dụng các "xe tải tái chế" riêng biệt, như protein p62, để đưa các loại chất đào thải khác nhau đến các trung tâm tái chế "tế bào". Ví dụ, p62 được biết là cung cấp có chọn lọc các protein tổng hợp và ty thể bị hao mòn (năng lượng của tế bào) cho các trung tâm tái chế.

Để hiểu rõ hơn về vai trò của p62 trong tái chế tế bào và sự trường thọ, các nhà khoa học đã sử dụng giun tròn trong suốt, ngắn có tên là C. Elegans cho nghiên cứu của họ. Trước đây, nhóm của Hansen đã phát hiện ra rằng mức p62 được tăng lên sau một cú sốc nhiệt ngắn được sử dụng cho giun. Điều này tỏ ra có lợi cho động vật và cần thiết cho sự trường thọ được gây ra bởi ứng suất nhiệt ở mức độ nhẹ.

Những phát hiện này đã thúc đẩy các nhà khoa học tạo ra kỹ thuật di truyền C. Elegans để tạo ra mức độ dư thừa của protein p62. Thay vì tuổi thọ ba tuần thông thường của chúng, những con giun này sống tới một tháng tức là tuổi thọ tăng từ 20 đến 30%. Các nhà nghiên cứu đã tò mò nhận thấy rằng bằng cách tăng mức p62, "xe tải tái chế", "trung tâm tái chế" trở nên phong phú hơn và có thể tái chế nhiều "rác" hơn, chỉ ra rằng p62 là động lực của quá trình tái chế.

"Bây giờ chúng tôi đã xác nhận rằng autophagy có chọn lọc rất quan trọng đối với tuổi thọ, chúng tôi có thể chuyển sang bước tiếp theo: xác định loại tế bào "rác" có hại mà nó đang loại bỏ. Với những hiểu biết này, chúng tôi hy vọng nhắm mục tiêu vào các thành phần tế bào cụ thể chính là yếu tố rủi ro đối với sự trường thọ , "Caroline Kumsta, tiến sĩ, giáo sư trợ lý nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của Hansen và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết.

Nhiều bệnh liên quan đến tuổi tác, bao gồm bệnh Alzheimer và Huntington, là do sự tích tụ của các protein độc hại, không phù hợp. Hansen và Kumsta trước đây đã chỉ ra rằng mức độ p62 tăng lên có thể cải thiện tuổi thọ trong một mô hình bệnh Huntington C. Elegans. Các nhà khoa học hy vọng rằng việc nghiên cứu bệnh tự kỷ có chọn lọc thông qua các protein như p62 có thể dẫn đến các liệu pháp làm sạch các protein gây bất lợi cho cuộc sống lâu dài, khỏe mạnh. Tìm ra con đường trị liệu khả thi cho các bệnh liên quan đến tuổi ngày càng quan trọng khi dân số Hoa Kỳ già đi: Trong khoảng một thập kỷ, khoảng 20% người Mỹ (khoảng 71 triệu người) sẽ từ 65 tuổi trở lên và có nguy cơ mắc các bệnh mãn tính cao hơn.

Mặc dù các nhà khoa học nhận thấy nhiều tiềm năng trong phát hiện này, và nhận thấy rằng những lợi ích của việc tăng mức độ p62 đối với tuổi thọ dường như được bảo tồn theo tiến hóa, nhưng một nghiên cứu gần đây trên ruồi giấm đã chứng minh rằng phải rất thận trọng khi áp dụng trực tiếp lên con người: Mức độ cao của p62 đã được chứng minh là có liên quan đến ung thư ở người.

Hansen cho biết: "Với mối liên hệ đã biết giữa p62 và ung thư, điều quan trọng hơn nữa là lập bản đồ quy trình tự trị có chọn lọc từ đầu đến cuối. Với những thông tin này, chúng tôi có thể tăng cường các chức năng có lợi cho p62 trong sự tự thực bào có chọn lọc và tìm ra phương pháp trị liệu thúc đẩy lão hóa khỏe mạnh."

Khám phá khoa học - Theo Phys