TXNIP: ключевая молекула старения

Каждая клетка и каждый организм рано или поздно стареют. Но почему это так? Ученые из Немецкого онкологического исследовательского центра Гейдельберге (DKFZ) впервые обнаружили белок, который представляет собой центральный переключатель процесса старения. Он контролирует продолжительность жизни любого существа – от мухи до человека. Это открывает новые возможности для развития терапии против возрастных заболеваний.

Окислительный стресс заставляет клетки и целые организмы стареть. Если реактивные виды кислорода накапливаются, это вызывает повреждение ДНК, а также изменения в белковых молекулах и липидах в клетке. Ячейка в конечном итоге теряет функциональность и умирает. Со временем ткань страдает, а тело стареет. «Теория окислительного стресса или накопление активных форм кислорода как причина старения существует с 1950-х годов», – говорит Питер Краммер из Немецкого онкологического научного центра (DKFZ). «Однако до сих пор были неясны детали этого процесса».

Фактически, реактивные виды кислорода делают больше, чем просто повреждают тело. Например, они необходимы для того, чтобы Т-клетки иммунной системы стали активными. Исследователи DKFZ, возглавляемые Питером Краммером и Карстен Гюлов, теперь обнаружили ключевой регулятор, который отвечает за перенос чувствительного баланса от жизненно важного к вредному количеству молекул реакционноспособного кислорода и, таким образом, ускоряет процесс старения: молекула белка, называемая TXNIP (тиоредоксин-взаимодействующий белок).

Одним из способов, которым организм распоряжается вредными реактивными кислородными видами, является их конверсия ферментом тиоредоксин-1 (TRX-1). Было доказано, что TRX-1 играет роль в защите ДНК от окислительного стресса и замедлении процессов старения. Его антагонист TXNIP ингибирует тиоредоксин-1 и, таким образом, обеспечивает сохранение реакционноспособных молекул кислорода.

Исследователи DKFZ под руководством Краммера и Гюлов теперь хотят узнать, больше ли TXNIP формируется в организме с возрастом, тем самым подрывая защитный механизм от окислительного стресса. С этой целью они впервые сравнили Т-клетки из крови группы добровольцев от 55 лет и старше с Т-клетками доноров крови, которым было от 20 до 25 лет. Фактически, выяснилось, что клетки более старых субъектов производят значительно больше TXNIP. Ученые DKFZ также наблюдали подобные результаты в других типах клеток и тканей человека.

Исследователи также выяснили, что больше TXNIP производится мухой-дрозофилой с возрастом. Чтобы проверить, действительно ли TXNIP отвечает за старение, они вывели мух, которые производят значительно больше TXNIP, чем их родственники, а также мух, у которых синтез TXNIP значительно снижается. «Мухи, которые произвели больше TXNIP, жили в среднем намного короче, в то время как мухи с меньшим количеством TXNIP имели более продолжительный средний срок жизни», – подводит итог Тина Оберакер, которая отвечала за эксперименты с мухами.

«TRX-1 и его противник TXNIP оставались практически неизменны в ходе эволюции, они практически не отличаются у мух и людьми», – объясняет Краммер. Поэтому можно предположить, что оба белка выполняют аналогичные функции у мух и людей. Если больше TXNIP производится с возрастом, это означает, что TRX постепенно отключается с помощью своей функции защиты. Это приводит к большему окислительному стрессу, который повреждает клетки и ткань, и в конечном итоге приводит к их смерти.

Краммер убежден, что TXNIP является ключевым регулятором для старения. «Ученые нашли сотни генов, которые каким-то образом связаны с процессом старения», – говорит исследователь DKFZ, подводя итог результатам. «Но достаточно отключить TXNIP для замедления старения. Аналогичным образом, старение может быть ускорено, если мы получим клетки для производства TXNIP». И это делает его интересным кандидатом для вмешательства в процесс старения в будущем».

Немецкий Онкологический Исследовательский Центр (Deutsches Krebsforschungszentrum, DKFZ)