Molecular bioscientists från Northwestern University har upptäckt att lite stress kan vara bra för cellulär hälsa. Resultaten kommer att hjälpa forskare att bättre förstå de molekylära mekanismerna som driver åldrandet och risken för åldersrelaterade degenerativa sjukdomar.

I en genetisk studie av den genomskinliga rundmasken C. elegans, forskargruppen fann att signaler från milt stressade mitokondrier (den cellulära energikällan) förhindrar att proteinveckningsmaskineriet för kvalitetskontroll (proteostas) inte fungerar i cytoplasman som kommer med åldern. Detta, i tur och ordning, undertrycker ackumuleringen av skadade proteiner som kan uppstå vid degenerativa sjukdomar, som Alzheimers, Huntingtons och Parkinsons sjukdomar och amyotrofisk lateralskleros (ALS).

"Detta har inte setts förut, sade Richard I. Morimoto, studiens seniorförfattare. "Folk har alltid vetat att långvarig mitokondriell stress kan vara skadligt. Men vi upptäckte att när du stressar mitokondrierna bara lite, den mitokondriella stresssignalen tolkas faktiskt av cellen och djuret som en överlevnadsstrategi. Det gör djuren helt stresståliga och fördubblar deras livslängd. Det är som magi."

C. elegans har en biokemisk miljö och cellulära egenskaper som liknar människors och är ett populärt forskningsverktyg för att studera åldrandets biologi och som en modell för mänsklig sjukdom. Komponenter som identifierats av forskare som spelar en roll i biologiskt åldrande bevaras i alla djur, inklusive människor, och erbjuda mål för framtida studier.

"Våra resultat ger oss en strategi för att titta på åldrande hos människor och hur vi kan förhindra eller stabilisera oss mot molekylär nedgång när vi åldras, " sade Morimoto. "Vårt mål är inte att försöka hitta sätt att få människor att leva längre utan snarare att öka hälsan på cellulära och molekylära nivåer, så att en persons goda hälsa överensstämmer med deras livslängd."

Morimoto är Bill och Gayle Cook-professorn i molekylär biovetenskap och chef för Rice Institute for Biomedical Research i Northwesterns Weinberg College of Arts and Sciences.

Studien kommer att publiceras den 7 november av tidskriften Cellrapporter . Johnathan Labbadia, en postdoktor i Morimotos labb som nu är vid University College London, är den första författaren till tidningen.

De Cellrapporter studien bygger på en studie från 2015 av Morimoto och Labbadia där de rapporterade att den molekylära nedgången som leder till åldrande börjar vid reproduktiv mognad på grund av hämmande signaler från könslinjecellerna till andra vävnader för att förhindra induktion av skyddande cellstresssvar. I C. elegans, detta är mellan åtta och 12 timmars vuxen ålder, men djuret kommer vanligtvis att leva ytterligare tre veckor.

Att veta att den molekylära hälsan hos C. elegans misslyckas mellan dag ett och dag två av vuxenlivet, i sin nuvarande studie tittade forskarna på två dagar gamla djur för att identifiera gener och vägar som skulle förhindra molekylärt misslyckande.

Morimoto och Labbadia screenade spolmaskens cirka 22, 000 gener och identifierade en uppsättning gener, kallas den mitokondriella elektrontransportkedjan (ETC), som en central regulator av åldersrelaterad nedgång. Mild nedreglering av ETC-aktivitet, små doser av främlingsfientliga läkemedel och exponering för patogener resulterade i friskare djur, fann forskarna.

"Jag skulle aldrig ha gissat det här - en låg stresssignal återställer organismens livslängd djupt, ", sade Morimoto. "Vad vi lär oss är att några av dessa stresssignaler tolkas av organismen som ett sätt att återställa sig själv och att leva längre. När mitokondrier fungerar optimalt, cellerna och vävnaden är robusta."

Titeln på uppsatsen är "Mitokondriell stress återställer värmechockresponsen och förhindrar proteostaskollaps under åldrande."