Überraschende Entdeckung von Pflanzenzellen zeigt menschliches Anti-Aging-Potenzial

By | January 18, 2024

Wissenschaftler haben einen neuen Anwärter bei der Suche nach Hackerangriffen auf den menschlichen Alterungsprozess entdeckt. Dabei handelt es sich um ein wenig erforschtes Protein innerhalb einer Zellstruktur, das in der Forschung ebenfalls nicht viel Beachtung findet, obwohl es eines der ersten Organellen ist, die mehr als a identifiziert wurden vor einem Jahr. Jahr. Vor einem Jahrhundert.

Der Golgi-Apparat, auch Golgi-Körper oder Golgi-Komplex genannt (sehr zum Leidwesen von Biologiestudenten auf der ganzen Welt), ist ein seltsam aussehendes Organell, das gefalteten Teigblättern oder Deckschichten ähnelt. Aber es spielt eine wichtige Rolle in komplexen pflanzlichen und tierischen Zellen, indem es Proteine ​​und Lipide verarbeitet und verpackt, bevor sie in andere Teile der Zelle transportiert oder abgesondert werden.

Es war eine überraschende Entdeckung für den italienischen Biologen Camillo Golgi im Jahr 1898, der damals das Nervensystem erforschte. Daher ist es passend, dass Wissenschaftler der University of California Riverside (UCR) bei ihrer Untersuchung von Pflanzen auch einen bestimmten Aspekt der Organelle entdeckten Stressfaktoren. . – und es ist vielversprechend für die Erhaltung der Zelllebensdauer.

„Für uns ist diese Entdeckung wichtig“, sagte Studienmitautorin Katie Dehesh, Professorin für Molekulare Biochemie an der UCR. „Zum ersten Mal haben wir die tiefgreifende Bedeutung eines Organells in der Zelle definiert, das bisher nicht am Alterungsprozess beteiligt war.“

Der Golgi-Körper, auch Golgi-Apparat genannt, wurde als neues Ziel in der Anti-Aging-Forschung identifiziert

Zunächst studierte ich Brunnenkresse (Arabidopsis thaliana) Pflanzenzellen steuern Reaktionen auf Stressfaktoren wie Infektionen und schlechtes Licht. Forscher entdeckten, dass der Golgi-Apparat und ein darin enthaltenes Schlüsselprotein eine große Rolle für das Überleben der Zellen spielen, wenn sie äußerem Stress ausgesetzt sind.

Das konservierte oligomere Golgi-Protein (COG) hilft dem Golgi-Apparat, Zucker (Kohlenhydrate) an andere Proteine ​​und Lipide zu binden, bevor er mit diesen Paketen fortfährt. Dieser Prozess, die Glykosylierung, ist entscheidend für die Zellfunktion und viele biologische Prozesse, wie etwa die Proteinfaltung und die Funktion der adaptiven Immunantwort.

„Golgi ist wie die Post der Zelle“, sagte Hauptautor Heeseung Choi, Forscher in der Abteilung für Botanik und Pflanzenwissenschaften der UCR. „Sie verpacken und transportieren Proteine ​​und Lipide dorthin, wo sie benötigt werden. Ein geschädigter Golgi kann zu Verwirrung und Problemen bei den Zellaktivitäten führen und sich auf die Funktion und Gesundheit der Zelle auswirken.“

In Anlehnung an die Analogie sagen die Forscher, dass das COG-Protein der Postbote ist, der die Bewegung kleiner Beutelhüllen überwacht, die andere Moleküle in der Zelle bewegen.

Die Forscher konzentrierten sich auf COG und veränderten Pflanzen so, dass sie das Protein nicht auf natürliche Weise produzieren konnten. Obwohl Pflanzen unter idealen Bedingungen normal wuchsen, verfielen sie bei Lichtmangel schnell und waren daher nicht in der Lage, Sonnenlicht in Zucker umzuwandeln. Tatsächlich verdorrten, vergilbten und schienen Pflanzen ohne COG dreimal schneller am Rande des Todes als unveränderte Exemplare mit dem gleichen Lichtmangel.

„Im Dunkeln zeigten die COG-Mutanten Alterungserscheinungen, die typischerweise bei unveränderten Wildtyp-Pflanzen um den neunten Tag herum auftreten“, sagte Choi. „Aber bei Mutanten manifestierten sich diese Anzeichen bereits nach drei Tagen.“

Durch die Wiederherstellung der Fähigkeit der Pflanze, COG zu produzieren, verschwanden die Symptome jedoch und sie ähnelten „normalen“ Exemplaren. Dehesh sagte: „Es war, als wäre ihnen nichts passiert, nachdem wir die Mutation rückgängig gemacht hatten.“

„Diese Reaktionen unterstreichen die entscheidende Bedeutung des COG-Proteins und der normalen Golgi-Funktion bei der Stresskontrolle“, fügte Choi hinzu.

Was hat das mit uns zu tun? Obwohl pflanzliche Zellen offensichtliche Unterschiede zu tierischen Zellen aufweisen, haben wir alle mit komplexen – eukaryontischen – Zellen in jedem von ihnen ein „Postamt“ des Golgi-Apparats.

Frühere Untersuchungen haben ergeben, dass eine Fehlfunktion des menschlichen COG-Komplexes, der aus acht Untereinheiten des COG-Proteins besteht, entscheidende biologische Funktionen wie Glykosylierung, Proteinsortierung und die Gesamtfunktion des Golgi-Apparats erheblich beeinträchtigt. Fehlfunktionen und Fehlregulationen der Golgi-Glykosylierung wurden ebenfalls mit der Proliferation von Krebszellen und dem Fortschreiten der Krankheit in Verbindung gebracht.

Die Forscher planen nun, die Auswirkungen einer Störung dieses Signalwegs in menschlichen Zellen und ihren möglichen Zusammenhang mit dem Altern und den Auswirkungen von Stress zu analysieren. Möglicherweise könnten gezielte Therapien die Zellgesundheit stärken, um sie vor Stressfaktoren zu schützen, die zu vorzeitiger Alterung führen können.

„Unsere Forschung erweitert nicht nur unser Wissen darüber, wie Pflanzen altern, sondern könnte auch entscheidende Hinweise auf das Altern des Menschen liefern“, sagte Dehesh. „Wenn der COG-Proteinkomplex nicht richtig funktioniert, kann das dazu führen, dass unsere Zellen schneller altern, so wie wir es bei Pflanzen gesehen haben, als sie kein Licht hatten. Dieser Fortschritt könnte weitreichende Auswirkungen auf die Erforschung des Alterns und altersbedingter Krankheiten haben.“

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift veröffentlicht Pflanzen der Natur.

Quelle: University of California Riverside

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