Πρόσφατη έρευνα που διεξήχθη από ομάδα ερευνητών στο ΙΤΕ, ρίχνει φως σε πολύπλοκους μηχανισμούς της γήρανσης και ανοίγει νέους δρόμους για την ανάπτυξη στρατηγικών που θα μπορούσαν να επιβραδύνουν ή και να εμποδίσουν την εμφάνιση παθολογικών καταστάσεων που σχετίζονται με τη γήρανση, διατηρώντας καλή υγεία και ποιότητα ζωής στις μεγάλες ηλικίες.
Πρόκειται για ένα θεμελιώδη μηχανισμό που ρυθμίζει τη γήρανση, ελέγχοντας τον αριθμό και τη λειτουργία των μιτοχονδρίων μέσα στα κύτταρα, τον οποίο ανακάλυψαν ερευνητές του Ινστιτούτου Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας (ΙΜΒΒ) του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ).
Διαταραχή της βιογένεσης των μιτοχονδρίων (τα οποία αποτελούν την κύρια μηχανή παραγωγής ενέργειας, στο εσωτερικό των κυττάρων) έχει συνδεθεί με ασθένειες που εμφανίζονται συχνά σε ηλικιωμένους ανθρώπους αλλά και με σοβαρά γενετικά σύνδρομα, συμπεριλαμβανομένων των νευροεκφυλιστικών διαταραχών, της καρδιακής ανεπάρκειας, της οξείας νεφρικής βλάβης, και του διαβήτη τύπου 2.
Οι πρωτεΐνες που εντοπίζονται στα μιτοχόνδρια, αποτελούν κρίσιμα συστατικά για τη λειτουργία τους. Για την παραγωγή τους, τα μιτοχόνδρια χρησιμοποιούν είτε το δικό τους DNA είτε το DNA του πυρήνα των κυττάρων, το οποίο μεταφέρεται στο κυτταρόπλασμα ως mRNA, για να κωδικοποιήσει τις αναγκαίες μιτοχονδριακές πρωτεΐνες – μία διαδικασία που παραμένει σε μεγάλο βαθμό αδιερεύνητη.
Τι διαμορφώνει το προσδίκιμο ζωής
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι συγκεκριμένες πρωτεΐνες που συμμετέχουν στη διαδικασία αποικοδόμησης του mRNA στο κυτταρόπλασμα παίζουν κρίσιμο ρόλο στη ρύθμιση της αφθονίας και της λειτουργίας των μιτοχονδρίων κατά τη γήρανση, διαμορφώνοντας το προσδόκιμο ζωής, καθώς και την ανθεκτικότητα των οργανισμών στο στρες.
«Η ικανότητα των μιτοχονδρίων να ανταποκρίνονται άμεσα σε εξωτερικούς στρεσογόνους παράγοντες και να προσαρμόζουν αποτελεσματικά τον αριθμό τους ώστε να καλύπτουν τις ενεργειακές ανάγκες του κυττάρου είναι πραγματικά εντυπωσιακή. Πρόσφατα δεδομένα δείχνουν ότι μιτοχονδριακές πρωτεΐνες παράγονται τοπικά, σχηματίζοντας εστίες-υπερδομές κοντά στα μιτοχόνδρια, και χρησιμεύουν ως χώροι αποθήκευσης και αποικοδόμησης των συγκεκριμένων mRNAs που κωδικοποιούν μιτοχονδριακές πρωτεΐνες.
Τι έδειξαν οι έρευνες
Αυτές οι εστίες περιέχουν αποθηκευμένα mRNAs που προέρχονται από πυρηνικό DNA και καθοδηγούν την παραγωγή μιτοχονδριακών πρωτεϊνών που ρυθμίζουν την κατανάλωση οξυγόνου, την παραγωγή ενέργειας και την έκφραση γονιδίων του μιτοχονδριακού DNA. Αυτός ο εξελιγμένος μηχανισμός εξηγεί τη μεγάλη αυτή ταχύτητα απόκρισης. Η μελέτη που δημοσιεύεται, ανέδειξε έναν άγνωστο πριν, και απροσδόκητο ρόλο των πρωτεϊνών αυτών στη διαδικασία παραγωγής μιτοχονδρίων, και στην επιβίωση των κυττάρων κάτω από συνθήκες στρες», ανέφερε στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ο πρόεδρος του ΙΤΕ και καθηγητής της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Κρήτης, Νεκτάριος Ταβερναράκης.
Tα νέα ευρήματα υπογραμμίζουν τη ζωτική σημασία που έχει ο συντονισμός της αποθήκευσης και της αποικοδόμησης των mRNAs, κοντά στα μιτοχόνδρια, για τη διατήρηση της ομοιόστασης των κυττάρων αλλά και ολόκληρου του οργανισμού.
«Πράγματι, η διαταραχή της έκφρασης συγκεκριμένων συστατικών του μεταβολισμού και της ανακύκλωσης των mRNAs έχει ως αποτέλεσμα την πρόωρη γήρανση, αλλά και την εκδήλωση παθολογικών καταστάσεων που σχετίζονται με την γήρανση, όπως η μειωμένη κινητική ικανότητα και η αυξημένη ευαισθησία σε αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως για παράδειγμα, υψηλές θερμοκρασίες, ή έκθεση σε τοξικούς χημικούς παράγοντες»,πρόσθεσε ο κ. Ταβερναράκης.
Επιπλέον, τα ευρήματα της έρευνας αναδεικνύουν νέους βιοδείκτες γήρανσης και γενετικούς στόχους για μελλοντικές προ-κλινικές μελέτες, με απώτερο σκοπό την καταπολέμηση σοβαρών ασθενειών που σχετίζονται με διαταραχές στον αριθμό και τη λειτουργία των μιτοχονδρίων.
Για τη μελέτη αυτή χρησιμοποιήθηκε ο νηματώδης Caenorhabditiselegans, ένα πειραματόζωο με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που αξιοποιούνται κατάλληλα στην έρευνα της γήρανσης.
Η Έρευνα δημοσιεύθηκε στην έγκριτη διεθνή επιστημονική επιθεώρηση EMBO Journal, και διεξήχθη από τους Δρ Ιωάννα Δασκαλάκη, Δρ Μαρία Μαρκάκη και Δρ Ηλία Γκίκα, με επικεφαλής τον Καθ. Νεκτάριο Ταβερναράκη, ο οποίος πρόσφατα έλαβε ακόμα δύο διεθνείς ακαδημαϊκές διακρίσεις, καθώς εκλέχθηκε μέλος της Ευρωπαϊκής Ακαδημίας Επιστημών και της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών της Γερμανίας.
Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από το ανταγωνιστικό πρόγραμμα για καταξιωμένους ερευνητές του Ευρωπαϊκού Συμβούλιου Έρευνας (ERC), το πρόγραμμα για την υποστήριξη αναδυόμενων τεχνολογιών (FETOPEN), τον Κόμβο Αριστείας «CHAngeing» της Ευρωπαϊκής Ένωσης, καθώς και από το Εθνικό Πρόγραμμα Ερευνητικών Υποδομών & «BIOIMAGING-GR» το οποίο υλοποιείται στο πλαίσιο της δράσης «Ενίσχυση της Υποδομής Έρευνας και Καινοτομίας» που χρηματοδοτείται από το επιχειρησιακό πρόγραμμα «Ανταγωνιστικότητα, Επιχειρηματικότητα και Καινοτομία» (ΕΣΠΑ 2014-2020).