Πανεπιστήμιο Κρήτης: Νέο μηχανισμό ελέγχου της γήρανσης ανακάλυψαν ερευνητές του ΙΤΕ

Μοριακός μηχανισμός που λειτουργεί στον πυρήνα του κυττάρου και σχετίζεται με τη γήρανση, τον καρκίνο και τη γονιμότητα ανακαλύφθηκε από ερευνητές του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ITE) στο Πανεπιστήμιο Κρήτης, οι οποίοι παρουσιάζουν τα ευρήματα στην έγκριτη επιθεώρηση Nature Aging.

Η ομάδα του καθηγητή Νεκτάριου Ταβερναράκη, προέδρου του ΙΤΕ, παρουσιάζει τις λεπτομέρειες ενός μηχανισμού που προστατεύει τον κυτταρικό πυρήνα, μέσα στον οποίο βρίσκεται αποθηκευμένο το γενετικό υλικό.

Η δομή και η αρχιτεκτονική του πυρήνα ήταν γνωστό ότι αλλοιώνονται κατά τη γήρανση και την καρκινογένεση, ενώ η αντίθετα η διατήρηση της ακεραιότητας του πυρήνα σχετίζεται με τη μακροζωία.

«Η διατήρηση της πυρηνικής δομής και λειτουργίας απαιτεί τη συνεχή και αυστηρά ρυθμιζόμενη ανακύκλωση των ελαττωματικών ή κατεστραμμένων πυρηνικών συστατικών» εξηγούν οι ερευνητές σε ανακοίνωσή τους».

H δομή του κυτταρικού πυρήνα, μέσα στον οποίο βρίσκεται αποθηκευμένο το DNA

Η νέα ανακάλυψη αφορά ακριβώς αυτόν τον μηχανισμό ανακύκλωσης ελαττωματικών μορίων του πυρήνα, διαδικασία που ονομάζεται «πυρηνοφαγία».

«Προβλήματα στη σωστή διεξαγωγή πυρηνοφαγίας έχουν ενοχοποιηθεί για ένα ευρύ φάσμα παθολογικών καταστάσεων, όπως οι βλάβες στο DNA, ο καρκίνος και οι νευρεκφυλιστικές ασθένειες. Παρέμενε όμως άγνωστο το πώς ρυθμίζεται η πυρηνοφαγία, καθώς και ποιες είναι οι επιπτώσεις που έχει η απορρύθμισή της στη γήρανση» λέει η ερευνητική ομάδα του Ινστιτούτου Μοριακής Βιολογίας & Βιοτεχνολογίας (ΙΜΒΒ) του ΙΤΕ.

Η πυρηνοφαγία σχετίζεται επίσης με τη δράση της ινσουλίνης και τον θερμιδικό περιορισμό, ο οποίος έχει διαπιστωθεί ότι παρατείνει τη ζωή πολλών πειραματοζώων και πιθανώς και του ανθρώπου.

«Αυτό αναδεικνύει την κομβική θέση της πυρηνοφαγίας ως σημείου σύγκλισης των μοριακών και κυτταρικών διεργασιών που επηρεάζουν τη γήρανση» σχολίασε ο δρ Ταβερναράκης.

Πρωτεΐνη ελέγχου

Πειράματα σε ποντίκια και σε νηματώδεις σκώληκες έδειξαν ότι η πυρηνοφαγία ρυθμίζεται από μια πρωτεΐνη μεγάλου μεγέθους (ANC-1/Nesprin 2) που συνδέεται στο περίβλημα του πυρήνα.

Προηγούμενες μελέτες είχαν δείξει ότι μεταλλάξεις της πρωτεΐνης αυτής εμπλέκονται σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες, μυοκαρδιοπάθειες και καρκίνους.

Το γεγονός ότι αυτός ο μηχανισμός ελέγχου της πυρηνοφαγίας είναι παρόμοιος στα ποντίκια και στους νηματώδεις σκώληκες υποδεικνύει ότι είναι εξελικτικά αρχαίος και πιθανότατα λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο στον άνθρωπο.

Η πυρηνοφαγία, αποτελεί κεντρικό παράγοντα διατήρησης της αρχιτεκτονικής του πυρήνα, λέει ο καθηγητής Νεκτάριος Ταβερναράκης (Εικόνα αρχείου: ΑΠΕ)

Ωστόσο οι ερευνητές επισημαίνουν πως μέχρι στιγμής δεν είναι σαφές αν οι αλλοιώσεις του κυτταρικού πυρήνα είναι αιτία ή αποτέλεσμα της γήρανσης.

Παρόλα αυτά, «τα ευρήματα αναμένεται να αξιοποιηθούν για την αντιμετώπιση νοσημάτων που χαρακτηρίζονται από κατάρρευση της αρχιτεκτονικής του πυρήνα, αλλά και της ανθρώπινης υπογονιμότητας».

Φθορά ή αθανασία

Εκτός του ότι προσφέρει στοιχεία που θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν στην ιατρική, η μελέτη προτείνει επίσης μια εξήγηση για ένα μυστήριο της Βιολογίας: το γιατί τα κύτταρα του σώματος γερνούν και τελικά πεθαίνουν, ενώ η λεγόμενη βλαστική κυτταρική σειρά, δηλαδή τα κύτταρα από τα οποία παράγονται ωάρια και σπερματοζωάρια, παραμένουν υγιή και «αθάνατα», καθώς μπορούν να διαιρούνται επ΄ άπειρο.

Θέλοντας να δώσουν απάντηση στο μεγάλο αίνιγμα, οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στον πυρήνα, ο οποίος διατηρείται αναλλοίωτος στη βλαστική σειρά αλλά εμφανίζει αλλοιώσεις στα σωματικά κύτταρα με την πάροδο του χρόνου.

Η μελέτη υποδεικνύει ότι η πυρηνοφαγία είναι ο μηχανισμός που προστατεύει από τη γήρανση τα κύτταρα της βλαστικής σειράς, χωρίς όμως να λειτουργεί εξίσου αποτελεσματικά στα σωματικά κύτταρα.

«Η υπόθεσή που κάναμε ήταν ότι ένας εξαιρετικά αποτελεσματικός ομοιοστατικός μηχανισμός διατηρεί τη δομή του πυρήνα των γεννητικών κυττάρων, ενώ αποτυγχάνει να κάνει το ίδιο στα σωματικά κύτταρα του οργανισμού κατά τη γήρανση» δήλωσε ο δρ Ταβερναράκης.

«Με έκπληξη διαπιστώσαμε ότι μια ειδική διαδικασία αυτοφαγίας, η πυρηνοφαγία, αποτελεί κεντρικό παράγοντα διατήρησης της αρχιτεκτονικής του πυρήνα, ανακυκλώνοντας πυρηνικό υλικό».

Στο συμπέρασμα αυτό συνηγορεί το γεγονός ότι μεταλλάξεις της πρωτεΐνης (ANC-1/Nesprin 2) έχουν βρεθεί να επηρεάζουν το αναπαραγωγικό σύστημα, καθώς σχετίζονται με τη στειρότητα τόσο στους νηματώδεις σκώληκες όσο και στον άνθρωπο.

Όπως φαίνεται επομένως τα ευρήματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην αντιμετώπιση μιας πληθώρας παθολογικών καταστάσεων, από την υπογονιμότητα μέχρι τις εκφυλιστικές αλλοιώσεις που συνδέονται με το γήρας.