Per evitare l’invecchiamento, le cellule staminali devono eliminare la spazzatura

Per evitare l’invecchiamento, le cellule staminali devono eliminare la spazzatura

riepilogo: Le cellule staminali del sangue utilizzano un metodo inaspettato per rimuovere le proteine ​​mal ripiegate e l’attività del percorso diminuisce con l’età. Tuttavia, il miglioramento del percorso dell’aggrefagia può aiutare a prevenire le malattie legate all’età.

fonte: Università della California

Nella continua ricerca dell’umanità per l’elisir di lunga vita, la scienza continua a puntare sulle cellule staminali. La ricerca sta dimostrando sempre più che mantenere le cellule staminali in forma promuove una vita lunga e sana e nuove scoperte dimostrano che mantenere le cellule staminali pulite e ordinate è un passaggio essenziale.

In uno studio pubblicato il 21 marzo 2023 in cellule staminaliI ricercatori della University of California San Diego School of Medicine hanno scoperto che le cellule staminali del sangue utilizzano un modo inaspettato per sbarazzarsi delle proteine ​​mal ripiegate e che l’attività di questo percorso si deteriora con l’età. Gli autori affermano che il rafforzamento di questo sistema specializzato di smaltimento dei rifiuti potrebbe aiutare a proteggere dalle malattie associate all’invecchiamento.

Lo studio si è concentrato sulle cellule staminali ematopoietiche (HSC), le cellule del nostro midollo osseo che producono nuovo sangue e cellule immunitarie per tutta la vita. Quando la loro funzione è compromessa o persa, ciò può portare a disturbi del sangue e del sistema immunitario, come anemia, coaguli di sangue e cancro.

“Le cellule staminali sono state utilizzate per un lungo periodo”, ha affermato l’autore senior dello studio Robert Signer, PhD, professore associato presso la UC San Diego School of Medicine. “Il loro bisogno di longevità richiede che siano cablati in modo diverso da tutte le cellule a vita breve del corpo”.

La chiave per mantenere felici le cellule staminali è mantenere l’equilibrio proteico. Il lavoro precedente ha dimostrato che le cellule staminali, comprese le CSC, producono proteine ​​molto più lentamente rispetto ad altri tipi di cellule, privilegiando la qualità rispetto alla quantità. Questo li aiuta a commettere meno errori nel processo, poiché le proteine ​​non ripiegate possono diventare tossiche per le cellule se lasciate accumulare.

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Tuttavia, alcuni passi falsi o danni alle proteine ​​sono inevitabili, quindi i ricercatori hanno deciso di capire in che modo le cellule staminali assicurano che queste proteine ​​vengano smaltite correttamente.

Nella maggior parte delle cellule, le proteine ​​danneggiate o ripiegate individualmente vengono contrassegnate per l’eliminazione. Quindi un distruttore proteico portatile chiamato proteasoma trova le proteine ​​marcate e le scompone nei loro componenti amminoacidici originali.

Ma nel nuovo studio, i ricercatori hanno scoperto che l’attività della proteasi era particolarmente bassa nelle HSC. Ciò ha lasciato il team a grattarsi la testa: se eliminare le proteine ​​danneggiate è così importante per le cellule staminali, perché il proteasoma dovrebbe essere meno attivo?

Attraverso una serie di esperimenti successivi, il team ha scoperto che i CSC utilizzano un sistema completamente diverso. Qui, le proteine ​​danneggiate e dispiegate vengono raccolte e trasferite in gruppi chiamati aggressomi. Una volta assemblati in un punto, possono essere distrutti in massa dal lisosoma (un organello cellulare che contiene enzimi digestivi) in un processo chiamato aggrefagia.

“La cosa insolita qui è che si pensava che questo percorso fosse attivato solo come una grave risposta allo stress, ma in realtà è il normale percorso fisiologico utilizzato dalle cellule staminali”, ha detto Signer.

“Questo sottolinea quanto sia importante per le cellule staminali prevenire lo stress in modo che possano mantenere la loro salute e longevità”.

Perché questo sistema diverso? Il vantaggio principale del metodo della proteasi è che scompone istantaneamente le proteine, creando amminoacidi che la cellula può riutilizzare per costruire nuove proteine. Ma le cellule staminali sono meno interessate a costruire nuove proteine.

Lo studio si è concentrato sulle cellule staminali ematopoietiche (HSC), le cellule del nostro midollo osseo che producono nuovo sangue e cellule immunitarie per tutta la vita. Credito: Emma Vidal di DrawImpacts

Pertanto, gli autori suggeriscono che conservando una raccolta di proteine ​​danneggiate in una posizione, le cellule staminali possono accumulare la propria riserva di risorse che possono essere utilizzate in un secondo momento quando sono effettivamente necessarie, come dopo una lesione o quando il tempo è scaduto. Giusto. per il rinnovo.

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“Il corpo non può davvero rischiare di perdere cellule staminali, quindi avere quella scorta di materie prime lo rende più protettivo contro i giorni di pioggia”, ha detto Signer. “Le cellule staminali sono maratonete, ma devono anche essere corridori di livello mondiale quando le condizioni lo richiedono”.

Quando i ricercatori hanno disabilitato geneticamente il percorso dell’aggrefagia, le cellule staminali hanno iniziato ad accumulare proteine, compromettendo la loro forma fisica, la longevità e l’attività rigenerativa.

Il team ha poi scoperto che mentre quasi tutte le cellule staminali giovani contenevano agrisomi, a un certo stadio di invecchiamento erano quasi completamente scomparse. Gli autori suggeriscono che l’incapacità delle cellule staminali di distruggere in modo efficiente le proteine ​​denaturate durante l’invecchiamento è probabilmente un fattore importante che contribuisce al declino della loro funzione e ai conseguenti disturbi legati all’età.

“Speriamo che se riusciamo a migliorare la capacità delle cellule staminali di mantenere il percorso ipertrofico, manterremo una migliore forma fisica delle cellule staminali durante l’invecchiamento e mitigheremo i disturbi del sangue e del sistema immunitario”, ha affermato Signer.

Gli autori ritengono che altri tipi di cellule staminali e cellule a vita lunga come i neuroni abbiano requisiti simili per una rigorosa regolazione dell’omeostasi proteica, suggerendo che le terapie per migliorare questo percorso possono essere utili in più organi e malattie.

I coautori di questo studio includono Bernadette A. Chua, Connor J. Linan, Mary Jean Sunshine, Daniella Drevke ed Eric J. Bennett dell’UCSD e Ashu Chawla del La Jolla Institute for Immunology.

A proposito di questa genetica e notizie sulla ricerca sull’invecchiamento

autore: Nicola Mlinarik
fonte: Università della California
comunicazione: Nicole Mlinarik – Università della California
immagine: Immagine attribuita a Emma Vidal di DrawImpacts

Ricerca originale: accesso libero.
Le cellule staminali ematopoietiche preferiscono il trasferimento di proteine ​​denaturate agli aggresomi e dipendono dall’aggrefagia per mantenere l’omeostasi proteica.Scritto da Robert Signer et al. cellule staminali


un sommario

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Le cellule staminali ematopoietiche preferiscono il trasferimento di proteine ​​denaturate agli aggresomi e dipendono dall’aggrefagia per mantenere l’omeostasi proteica.

Punti salienti

  • Le giovani CSC trasferiscono le proteine ​​​​denaturate in aggressomi in modo dipendente da Bag3
  • Alti livelli di autofagia preservano le proteine ​​HSC degradando gli aggregati proteici
  • borsa 3– / – Le HSC hanno pochi aggressori, sono di parte mieloide e hanno una compromissione dell’auto-rinnovamento
  • Le HSC invecchiate prive di aggressomi, hanno ridotto l’autofagia e aumentato l’attività della proteasi

riepilogo

Le cellule staminali ematopoietiche (HSC) reintegrano le cellule del sangue per tutta la vita. Per mantenersi in forma, le HSC si basano specificamente sul mantenimento dell’omeostasi proteica (proteinuria). Tuttavia, non è noto come le CSC eliminino le proteine ​​​​dispiegate.

Qui, mostriamo che a differenza della maggior parte delle cellule che utilizzano principalmente il proteasoma per degradare le proteine ​​​​dispiegate, le MSC trasportano preferenzialmente le proteine ​​​​denaturate negli aggressomi in modo dipendente da Bag3 e si affidano all’aggrefagia, una forma selettiva di autofagia, per preservare le proteine. in vivo.

Quando l’autofagia viene interrotta, le MSC compensano aumentando l’attività della proteasi, ma alla fine le proteostasi vengono inattivate man mano che gli aggregati proteici si accumulano e la funzione HSC è compromessa. borsa 3La carenza limita la massiccia formazione di CSC, che porta all’accumulo di proteine ​​aggregate, alla differenziazione distorta del midollo osseo e alla ridotta attività di auto-rinnovamento. Inoltre, la senescenza dell’HSC è associata a una grave perdita di aggressori e a un flusso autofagico ridotto.

I percorsi proteolitici sono specificatamente configurati nelle CSC giovani adulte per mantenere le proteine ​​e la forma fisica, ma diventano disregolati durante l’invecchiamento.

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