Исследование ER-фагии выявляет новый аспект клеточного старения и потенциальные терапевтические мишени

Недавно идентифицированный молекулярный механизм, посредством которого клетки активно реструктурируют свою внутреннюю организацию в процессе старения через процесс, известный как ER-фагия, открывает новые терапевтические направления для противодействия возрастным патологиям. Это открытие имеет значительные последствия, поскольку оно потенциально позволяет отделить сам процесс старения от начала развития хронических заболеваний, тем самым способствуя увеличению периода здоровой жизни.

Исследование, проведенное под руководством доцента Кристофера Беркевитца из Университета Вандербильта и опубликованное в журнале Nature Cell Biology, смещает фокус в геронтологии с простого количественного анализа клеточных компонентов на их пространственную организацию. Работа подчеркивает решающую роль архитектуры органелл в поддержании клеточной функциональности с возрастом. Эндоплазматический ретикулум (ЭР) — это критически важная органелла, представляющая собой сложную сеть, которая регулирует синтез белков и липидный обмен, занимая более половины общей площади мембран клетки.

Для визуализации изменений в реальном времени ученые использовали нематоду Caenorhabditis elegans, общепризнанную модель для изучения процессов старения. Исследователи установили, что с возрастом в клетках происходит специфическое уменьшение количества «шероховатого» ЭР, ответственного за производство белков, в то время как «трубчатый» ЭР, связанный с синтезом жиров, остается относительно стабильным. Центральным механизмом этого процесса является ER-фагия — селективный процесс, при котором клетка избирательно разрушает изношенные участки ЭР для реорганизации его структуры. Команда обнаружила, что ремоделирование ЭР, опосредованное ER-фагией, является проактивным защитным ответом; блокирование этого процесса, например, у дрожжей, приводит к сокращению продолжительности жизни этих организмов.

Эрик Донахью, первый автор публикации, отметил, что роль ремоделирования ЭР в старении до этого момента оставалась малоизученной областью клеточной биологии. Профессор Беркевитц сравнил клетку с фабрикой, где операционная успешность определяется не только наличием механизмов, но и их эффективным пространственным расположением. Нарушения в организации ЭР тесно коррелируют со снижением клеточной эффективности и началом патологических состояний, что согласуется с общими механизмами старения, такими как нарушение протеостаза. Наблюдаемое снижение доли шероховатого ЭР может служить объяснением возрастного упадка способности клетки к синтезу функциональных белков.

В исследовании также приняли участие специалисты из Университета Мичигана и Калифорнийского университета в Сан-Диего, предоставившие передовые методы микроскопии и генетическую экспертизу. Будущие работы лаборатории Беркевитца будут сосредоточены на детальном изучении молекулярного контроля, лежащего в основе способности ЭР изменять свою форму в различных типах тканей. Модуляция активности ER-фагии с помощью потенциальных фармакологических агентов или генетических методов может сохранить структурную целостность ЭР, предлагая перспективный путь для замедления или предотвращения хронических заболеваний, ассоциированных с преклонным возрастом. Понимание этого механизма, который может быть одним из ранних триггеров дисфункции, имеет значительное клиническое значение, учитывая, что старение является основным фактором риска для многих распространенных заболеваний, включая диабет и неврологические расстройства.