L'equilibrio redox può contribuire ad identificare i nuovi biomarcatori diagnostici per invecchiare, trattamenti neurodegenerative

La domanda di perché invecchiamo è una delle domande più affascinanti per umanità, ma niente vicino ad una risposta soddisfacente è stata trovata fin qui. Gli scienziati al für Molekulare Pharmakologie di Leibniz-Institut a Berlino ora hanno intrapreso un'azione più vicino a fornire una risposta. Hanno intrapreso gli studi in cui, per la prima volta, hanno indicato che certa area della cella, il cosiddetto reticolo endoplasmatico, perde la sua potenza ossidativa nell'età avanzata. Se questo elisir di vita è perso, molte proteine possono più non maturare correttamente. Allo stesso tempo, il danno ossidativo si accumula in un'altra area della cella, il cytosol. Questa interazione era precedentemente sconosciuta ed ora apre una nuova comprensione dell'invecchiamento, ma anche delle malattie neurodegenerative quali Alzheimer o Parkinson.

Ogni cella consiste dei compartimenti differenti. Uno di loro è il reticolo endoplasmatico (ER). Qui, proteine che poi sono secernute per esempio nella circolazione sanguigna, quali insulina o gli anticorpi del sistema immunitario, mature in un ambiente ossidativo. Un tipo di controllo di qualità, cosiddetto homoeostasis redox, assicura che l'ambiente ossidativo sia mantenuto ed i ponti disolfuri possono formarsi. I ponti disolfuri formano e stabilizzano la struttura tridimensionale della proteina e sono così essenziali per una funzione corretta delle proteine secretive, per esempio quelle che migrano nel sangue.

Equilibrio sbilanciato

Gli scienziati al für Molekulare Pharmakologie di Leibniz-Institut a Berlino ora hanno indicato, per la prima volta, che il ER perde la sua potenza ossidativa nell'età avanzata, che sposta equilibrio di diminuzione/d'ossidazione - redox per breve in questo compartimento. Ciò piombo ad un declino nella capacità di formare i ponti disolfuri che sono così importanti per folding proteico corretta. Di conseguenza, molte proteine possono più non maturare correttamente e diventare instabili.

Sebbene, già sia conosciuto che la proteina aumentata che misfolding si presenta con la progressione di invecchiamento, non è stato conosciuto se l'equilibrio redox è commovente. Inoltre, non è stato conosciuto che la perdita di potenza ossidativa nel ER egualmente pregiudica l'equilibrio in altro compartimento della cella: al contrario, vale a dire, il cytosol altrimenti riduttore di proteine diventa ossidantesi durante l'invecchiamento, che piombo a proteina il danno ossidativo conosciuto tale quelli ha causato dalla versione dei radicali liberi.

“Finora, è stato completamente poco chiaro che cosa accade nel reticolo endoplasmatico durante il trattamento di invecchiamento. Ora siamo riuscito a rispondere a questo problema,„ dice il Dott. Janine Kirstein, primo autore dello studio, che è stato pubblicato in EMBO Journal*. Allo stesso tempo, gli scienziati potevano indicare che c'è una forte correlazione fra il homoeostasis della proteina e l'equilibrio di redox. “Questo è assolutamente nuovo e ci aiuta a capire perché le proteine secretive diventano instabili e perdono la loro funzione nell'età avanzata e dopo lo sforzo. Ciò può spiegare perché la risposta immunitaria diminuisce mentre otteniamo più vecchi,„ il biologo spiega più ulteriormente.

Lo sforzo ha gli stessi effetti dell'invecchiamento

I ricercatori egualmente hanno dimostrato il declino dell'ambiente ossidativo del ER dopo lo sforzo. Quando hanno sintetizzato le fibrille della proteina dell'amiloide nella cella, che causano le malattie quale la malattia di Alzheimer, di Parkinson o di Huntington, collocano la stessa cascata nel moto. Oltre a questo, potevano indicare che gli amiloidi che sono sintetizzati in un determinato tessuto egualmente hanno effetti negativi sull'equilibrio redox in un altro tessuto all'interno dello stesso organismo. “Lo sforzo della proteina piombo agli stessi effetti dell'invecchiamento,„ spiega Kirstein. “I nostri risultati sono così non solo interessanti per quanto riguarda invecchiamento, ma anche riguardo alle malattie neurodegenerative quale Alzheimer.„

Per i loro esperimenti, il gruppo dei ricercatori ha usato i nematodi - un sistema-modello istituito per lo studio dei trattamenti di invecchiamento ad un livello molecolare. Poiché il nematode è trasparente, i ricercatori potevano utilizzare ai i sensori basati a fluorescenza per misurare l'ossidazione nei diversi compartimenti delle cellule. Era così possibile da tenere la carreggiata precisamente nel nematode vivente come lo stato redox cambia con l'età d'avanzamento. Inoltre, l'influenza dell'aggregazione della proteina sull'omeostasi redox è stata studiata in celle coltivate dell'origine umana. I dati erano completamente coerenti con quelli dal nematode.

Facendo uso dei risultati per identificare i nuovi biomarcatori diagnostici

“Abbiamo guadagnato molta comprensione, ma egualmente abbiamo imparato che invecchiare è molto più complesso precedentemente del presupposto di,„ sollecitiamo il biologo Kirstein. Quindi, per esempio, il meccanismo della trasduzione del segnale dello sforzo della folding proteico all'equilibrio redox - sia all'interno della cella da un compartimento ad un altro che anche fra due tessuti differenti - rimane completamente poco chiaro.

Tuttavia, la ricerca di invecchiamento ha intrapreso un'azione importante in avanti come conseguenza dei risultati da Berlino, specialmente poiché promette un vantaggio pratico. L'equilibrio redox può servire da base per i nuovi biomarcatori per la diagnostica sia l'invecchiamento che dei trattamenti neurodegenerative in futuro. Janine Kirstein: “L'approccio è attualmente meno probabile essere utile per gli scopi terapeutici, ma lo sviluppo degli strumenti diagnostici è certamente concepibile.„

Source:

Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie