Oamenii de știință de la Universitatea Stanford au descoperit un indiciu major privind motivul pentru care creierul se deteriorează odată cu vârsta. Cercetarea lor indică defecțiuni ale sistemului de producție a proteinelor din celule, un proces care pare să declanșeze disfuncții larg răspândite legate de declinul cognitiv și de boli neurodegenerative precum Alzheimer.

Studiul, publicat în Science, s-a concentrat asupra modului în care îmbătrânirea perturbă „proteostaza”, sau homeostazia proteinelor. Acest sistem ajută celulele să construiască, să întrețină și să elimine corect proteinele. Când proteostaza eșuează, proteinele deteriorate se pot acumula în aglomerări dăunătoare care interferează cu funcția normală a creierului. Cercetătorii spun că descoperirile oferă una dintre cele mai clare explicații de până acum pentru care creierele îmbătrânite devin din ce în ce mai vulnerabile la boli și declin mental.

„Știm că multe procese devin mai disfuncționale odată cu îmbătrânirea, dar nu înțelegem cu adevărat principiile moleculare fundamentale ale motivului pentru care îmbătrânim”, a declarat autoarea studiului Judith Frydman, titulara Catedrei Donald Kennedy la Școala de Științe Umaniste și Științe de la Stanford. „Noul nostru studiu începe să ofere o explicație mecanicistă pentru un fenomen observat pe scară largă în timpul îmbătrânirii, și anume agregarea crescută și disfuncția proceselor care produc proteine.”

Pentru a investiga ce se întâmplă în creierele îmbătrânite, cercetătorii au apelat la peștele killifish turcoaz, Nothobranchius furzeri. Originar din bălți temporare de apă dulce din savana africană, acești pești viu colorați au o durată de viață extrem de scurtă și dezvoltă rapid multe probleme legate de vârstă, ceea ce îi face ideali pentru cercetarea îmbătrânirii. Deoarece șoarecii și alte mamifere îmbătrânesc mult mai lent, studierea cauzelor biologice ale îmbătrânirii poate dura ani. Killifish permit oamenilor de știință să observe aceleași procese pe o cronologie mult mai rapidă.

Echipa a comparat pești tineri, adulți și bătrâni, examinând multe aspecte ale producției de proteine în celulele creierului. Au măsurat nivelurile de aminoacizi, ARN de transfer, ARN mesager (ARNm), proteine și alte componente implicate în fabricarea celulară a proteinelor.

**Cum începe să se defecteze producția de proteine**

Proteostaza se bazează pe un echilibru atent între crearea proteinelor și eliminarea celor deteriorate. De asemenea, ajută la prevenirea plierii incorecte a proteinelor și a lipirii lor în agregate toxice. Aceste aglomerări de proteine sunt puternic asociate cu boli neurodegenerative, inclusiv Alzheimer. Laboratorul lui Frydman a petrecut ani de zile studiind modul în care celulele mențin proteostaza în organisme mai simple, cum ar fi drojdia și viermii rotunzi. Noile descoperiri arată că mecanisme similare de îmbătrânire apar și la vertebrate mai complexe, cum ar fi killifish și oamenii.

„Odată cu îmbătrânirea, problemele apar misterios la multe niveluri – la nivel mecanicist, celular și de organ – dar un lucru comun este că toate aceste procese sunt mediate de proteine”, a spus Frydman. „Acest studiu confirmă că, în timpul îmbătrânirii, mașinăria centrală care produce proteine începe să aibă probleme de calitate.”

Cercetătorii au urmărit problema până la o fază specifică a sintezei proteinelor cunoscută sub numele de elongație a traducerii. În timpul acestui proces, ribozomii se deplasează de-a lungul catenelor de ARNm și asamblează proteinele adăugând aminoacizi unul câte unul. În creierele peștilor mai bătrâni, ribozomii se blocau frecvent sau se ciocneau unii de alții. Aceste „ambuteiaje” moleculare au redus producția de proteine sănătoase și au crescut agregarea proteinelor.

„Rezultatele noastre arată că modificările vitezei de mișcare a ribozomilor de-a lungul ARNm pot avea un impact profund asupra homeostaziei proteinelor – și subliniază natura esențială a vitezei de elongație a traducerii „reglate” a diferitelor ARNm în contextul îmbătrânirii”, a declarat Jae Ho Lee, co-autor principal al lucrării care a lucrat la aceasta ca cercetător postdoctoral în laboratorul Frydman. Acum este profesor asistent la Universitatea Stony Brook.

Descoperirea poate ajuta, de asemenea, să explice un alt semn distinctiv derutant al îmbătrânirii numit „decuplare proteină-transcript”. În organismele îmbătrânite, modificările nivelurilor de ARNm încetează adesea să se potrivească cu modificările nivelurilor de proteine, chiar dacă ARNm poartă instrucțiunile necesare pentru a