Почему с годами мозг стареет, память ухудшается и растёт риск болезней вроде Альцгеймера? Учёные из Стэнфордского университета считают, что нашли одну из главных причин — молекулярный сбой, который происходит внутри наших клеток. Исследование опубликовано в журнале Science.
Внутри каждой клетки идёт постоянная работа по производству белков. За порядок в этом процессе отвечает особая система — протеостаз. Она следит, чтобы новые белки создавались вовремя, а старые и испорченные — уничтожались.
С возрастом эта система даёт сбой. Белки начинают накапливаться, слипаться в комки и засорять клетки мозга. Именно такие комки — учёные называют их агрегатами — находят у пациентов с болезнью Альцгеймера и другими нейродегенеративными заболеваниями.
Чтобы понять, как именно все ломается, учёные использовали необычный организм — бирюзовую рыбку киллифиш. Эта маленькая рыбка живёт всего несколько месяцев, но за это время успевает состариться точно так же, как человек за десятки лет. Наблюдать за старением в ускоренном режиме оказалось очень удобно.
Сравнив молодых, взрослых и старых рыбок, исследователи заметили странную вещь. В мозге пожилых особей произошла настоящая пробка на конвейере по производству белка.
Представьте себе завод, где вдоль длинной ленты едут вагонетки с инструкциями (это молекулы мРНК), а рабочие (рибосомы) читают эти инструкции и собирают детали — белки. Чем быстрее и слаженнее работают рабочие, тем больше качественной продукции.
В молодом мозге все идёт гладко. Но в старом рабочие начинают спотыкаться, сталкиваться друг с другом и останавливаться. Производство замедляется, а недоделанные или бракованные детали накапливаются и засоряют цех.
«Наши результаты показывают, что скорость движения рибосом вдоль мРНК может серьёзно влиять на то, как организм поддерживает баланс белков», — объясняет один из авторов исследования Дже Хо Ли.
Это открытие объясняет давнюю загадку: почему у пожилых людей количество инструкций по производству белка (мРНК) часто не совпадает с количеством самого белка. Инструкции есть, а работать некому — конвейер встал.
«С возрастом проблемы возникают на многих уровнях, — говорит руководитель исследования Джудит Фридман. — Но общее у них одно: все они связаны с белками. Мы наконец начали понимать, почему центральный механизм их производства даёт сбой».
Теперь учёные хотят выяснить, можно ли как-то починить этот конвейер. Если удастся заставить рибосомы снова работать слаженно, возможно, получится замедлить старение мозга и защитить его от болезней.