Moleculaire biowetenschappers van de Northwestern University hebben ontdekt dat een beetje stress goed kan zijn voor de gezondheid van de cellen. De bevindingen zullen onderzoekers helpen de moleculaire mechanismen die veroudering en het risico op leeftijdsgebonden degeneratieve ziekten veroorzaken, beter te begrijpen.

In een genetische studie van de transparante rondworm C. elegans, het onderzoeksteam ontdekte dat signalen van licht gestresste mitochondriën (de cellulaire energiebron) het falen van de kwaliteitscontrole (proteostase) machines in het cytoplasma die met de jaren komen, voorkomen. Dit, beurtelings, onderdrukt de ophoping van beschadigde eiwitten die kunnen optreden bij degeneratieve ziekten, zoals Alzheimer, Ziekte van Huntington en Parkinson en amyotrofische laterale sclerose (ALS).

"Dit is nog niet eerder gezien, " zei Richard I. Morimoto, de senior auteur van de studie. "Mensen hebben altijd geweten dat langdurige mitochondriale stress schadelijk kan zijn. Maar we ontdekten dat wanneer je mitochondriën een beetje benadrukt, het mitochondriale stresssignaal wordt eigenlijk door de cel en het dier geïnterpreteerd als een overlevingsstrategie. Het maakt de dieren volledig stressbestendig en verdubbelt hun levensduur. Het is als magie."

C. elegans heeft een biochemische omgeving en cellulaire eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van mensen en is een populair onderzoeksinstrument voor het bestuderen van de biologie van veroudering en als model voor menselijke ziekten. Componenten waarvan door wetenschappers is vastgesteld dat ze een rol spelen bij biologische veroudering, zijn behouden bij alle dieren, inclusief mensen, en bieden doelen voor toekomstig onderzoek.

"Onze bevindingen bieden ons een strategie om te kijken naar veroudering bij mensen en hoe we moleculaire achteruitgang kunnen voorkomen of stabiliseren naarmate we ouder worden, Morimoto zei. "Ons doel is niet om manieren te vinden om mensen langer te laten leven, maar om de gezondheid op cellulair en moleculair niveau te verbeteren. zodat iemands span van goede gezondheid overeenkomt met hun levensduur."

Morimoto is de Bill en Gayle Cook hoogleraar moleculaire biowetenschappen en directeur van het Rice Institute for Biomedical Research in het Weinberg College of Arts and Sciences in Northwestern.

De studie zal op 7 november worden gepubliceerd door het tijdschrift Mobiele rapporten . Jonathan Labbadia, een postdoctoraal onderzoeker in Morimoto's lab die nu aan het University College London zit, is de eerste auteur van het artikel.

De Mobiele rapporten studie bouwt voort op een studie uit 2015 van Morimoto en Labbadia, waarin zij rapporteerden dat de moleculaire achteruitgang die leidt tot veroudering begint bij reproductieve volwassenheid als gevolg van remmende signalen van de kiemlijncellen naar andere weefsels om de inductie van beschermende celstressreacties te voorkomen. In C. elegans, dit is tussen de acht en twaalf uur volwassenheid, toch zal het dier doorgaans nog drie weken leven.

Wetende dat de moleculaire gezondheid van C. elegans faalt tussen dag één en dag twee van volwassenheid, in hun huidige onderzoek keken de onderzoekers naar twee dagen oude dieren om genen en routes te identificeren die het moleculaire falen zouden voorkomen.

Morimoto en Labbadia screenden de rondwormen ongeveer 22, 000 genen en identificeerde een reeks genen, de mitochondriale elektronentransportketen (ETC) genoemd, als centrale regulator van leeftijdsgerelateerde achteruitgang. Milde downregulatie van ETC-activiteit, kleine doses xenobiotica en blootstelling aan ziekteverwekkers resulteerden in gezondere dieren, vonden de onderzoekers.

"Ik had dit nooit geraden - een signaal van weinig stress reset de levensduur van het organisme grondig, " zei Morimoto. "Wat we leren is dat sommige van deze stresssignalen door het organisme worden geïnterpreteerd als een manier om zichzelf te resetten en langer te leven. Wanneer mitochondriën optimaal functioneren, de cellen en het weefsel zijn robuust."

De titel van het artikel is "Mitochondriale stress herstelt de hitteschokreactie en voorkomt instorting van de proteostase tijdens veroudering."