Aging can lead to the decline of cell adaptability and the loss of optimal protein function. Many age-related diseases, including Alzheimer's disease and Parkinson's disease, are caused by protein aggregation, which is the result of protein folding errors. However, the mechanism of aging leading to protein aggregation is still a black box to a large extent. In a new study recently published in the journal Nature, researchers at Stanford University attribute the problem to the fact that the mechanism for producing new proteins is impaired by age.
Studi ini diterbitkan dalam jurnal Nature (faktor pengaruh terbaru: 49.962) pada 19 Januari 2022
Untuk mengatasi masalah ini, para peneliti di laboratorium Judith Frydman's, ketua Donald Kennedy dari Akademi Humaniora di Universitas Stanford, berfokus pada bagaimana usia memengaruhi fungsi ribosom. Ribosom adalah mesin seluler yang bertanggung jawab untuk mengubah RNA pembawa pesan menjadi protein. Mereka menggunakan dua model penuaan manusia yang diakui, ragi dan nematoda. Dengan menggabungkan data eksperimen dan komputasi, mereka menemukan bahwa fungsi ribosom menurun seiring bertambahnya usia. Dengan bertambahnya usia, beban protein yang rusak meningkat, yang membuat mekanisme perlindungan kegagalan kontrol kualitas yang akan mencegah agregasi protein menjadi tidak efektif.
& quot;Kita sudah tahu bahwa agregasi protein dengan usia adalah masalah yang terkait dengan banyak penyakit.&kutipan;"Studi mendalam tentang biologi dasar penyakit ini dan mekanisme yang menyebabkannya dapat membantu kita membuat keputusan yang lebih baik tentang perawatan mana yang mungkin efektif sebelum mengujinya," kata Kevin Stein, penulis pertama makalah dan mantan sarjana pascadoktoral di laboratorium Frydman
When folded correctly, proteins perform their functions and remain soluble in the cellular environment. In contrast, misfolded proteins do not function properly and tend to adhere to each other and other proteins, blocking cellular processes and producing toxic aggregates. Protein aggregation is clearly associated with a variety of aging related diseases, including Alzheimer's disease, Parkinson's disease, frontotemporal dementia, Huntington's disease and als (amyotrophic lateral sclerosis)
"One of the most vulnerable and critical periods of protein life - it is most prone to misfolding - is when it is made," said Frydman, a professor of biology and genetics
Dalam eksperimen lanjutan cacing online, para peneliti menemukan bahwa meskipun proporsi keseluruhan protein yang baru diproduksi dengan perubahan translasi selama penuaan sangat rendah (~ 10%), efek kecil ini masih cukup membebani sistem kontrol kualitas dan memicu polimerisasi utama, yang dapat menghancurkan banyak komponen atau proses seluler yang berbeda.
Jutaan pertanyaan
Meskipun penelitian ini mengungkapkan beberapa wawasan menarik tentang mekanisme penuaan untuk pertama kalinya, penelitian ini menginspirasi banyak pertanyaan di masa depan. Mungkin yang paling mendesak: mengapa penuaan mempengaruhi ribosom? Selain itu, apa yang bisa dilakukan?
Mengingat kesamaan antara penuaan pada ragi, Caenorhabditis elegans dan organisme lain, para peneliti optimis bahwa temuan mereka juga akan diterjemahkan ke dalam aplikasi manusia. Salah satu arah pekerjaan di masa depan adalah menerapkan wawasan penelitian ini untuk pengembangan kemungkinan pengobatan untuk penyakit terkait usia yang terkait dengan agregasi protein. Menariknya, penelitian ini menunjukkan bahwa analisis mutasi dari umur panjang dapat"mengembalikan" fungsi ribosom ragi penuaan.
