http://www.nkj.ru/news/26728/
Старению добавили новую причину
С возрастом белки в клетке начинают плохо сворачиваться из-за изменений в окислительно-восстановительном потенциале в местах сборки белковых молекул.
Клетка печени; элементы эндоплазматической сети – зелёные «нити», усаженные синими точками – рибосомами, синтезирующими белок. Большие сиреневые пятна – митохондрии. (Dennis Kunkel Microscopy, Inc. / Visuals Unlimited / Corbis.)
Клетка печени; элементы эндоплазматической сети – зелёные «нити», усаженные синими точками – рибосомами, синтезирующими белок. Большие сиреневые пятна – митохондрии. (Dennis Kunkel Microscopy, Inc. / Visuals Unlimited / Corbis.)
‹
›
Старение тела начинается со старения его клеток, а с чего начинается старение клеток? Медики и биологи до сих ещё не знают всех причин, хотя многие читатели наверняка вспомнят о самых известных теориях старения, в которых говорится про теломеры и митохондрии.
С одной стороны, известно, что теломерные участки, защищающие концы хромосом, укорачиваются с каждым делением, так что клетка может беспрепятственно делиться некоторое ограниченное число раз, после чего у неё начнут повреждаться важные гены, примыкающие к оголённым хромосомным концам. И процессы старения связывают отчасти с укорочением теломер. С другой стороны, клеточные митохондрии, хотя и обеспечивают нас энергией, в качестве побочного эффекта служат неиссякаемым источником агрессивных молекул-окислителей – кислородных радикалов, повреждающих белки, ДНК, липиды мембран и другие биомолекулы. Обычно клетке есть что противопоставить окислительному стрессу, но со временем антиоксидантные механизмы слабеют (отдельный вопрос, конечно, почему они слабеют), и окислительный стресс становится всё сильнее, на уровне организма становясь причиной возрастных заболеваний.
Однако, как мы знаем, в живой материи всё взаимосвязано, и было бы странно, если бы процессы старения зарождались обособленных участках клетки, не затрагивая другие её отделы. Как показали эксперименты Янины Кирштайн (Janine Kirstein) из Лейбницевского института молекулярной фармакологии и её коллег из Японии и США, одним из самых мощных «источников старения», если можно так сказать, служит эндоплазматический ретикулум, или эндоплазматическая сеть (ЭР, или ЭС). Он (или она) представляют собой сложную разветвлённую сеть мембранных каналов, цистерн и пузырьков, и в школьных учебниках биологии говорится, что на мембранах эндоплазматической сети, обсаженных рибосомами, идёт синтез белковых молекул и сворачивание готовых белковых молекул в правильную пространственную конформацию.
Яндекс.Директ
Секретная формула омоложения!
Формула цветущего вида для женщин после 35.Примените и перестанете стареть.
О чем мастер-классОб автореОтзывы о мастер-классе
marta-ng.com
Избавьтесь от морщин на лице!
Полезное средство от старения отмеченное нобелевской премией. Скидка 20%
go-club.bizАдрес и телефон
Аминокислоты, входящие в состав белковой молекулы, взаимодействуют друг с другом и с окружающим раствором, некоторые притягиваются, некоторые отталкиваются, в результате полипептидная цепочка приобретает так называемую третичную структуру – сворачивается в чрезвычайно сложно устроенный клубок. Именно в таком виде белок, будь то фермент, белок-транспортёр и т. д., может выполнять свою функцию (например, активный центр ферментов, в которых происходит расщепление субстратных молекул или сшивание их вместе, формируется как раз в результате пространственного сворачивания аминокислотной цепочки).
Одна из наиболее известных «скрепок», помогающая белку держатся в свёрнутом состоянии – ковалентная связь между атомами серы, входящими в состав аминокислоты цистеина. Образующиеся дисульфидные мостики могут сближать довольно удалённые участки полипептидной цепи; и такие связи необходимы для функционирования самых разных белков, в том числе инсулина и антител.
Дисульфидные сшивки образуются в эндоплазматической сети, в которой есть необходимые физико-химические условия. Окислительно-восстановительный потенциал (не путать с кислотностью!) в системе мембранных каналов и цистерн сдвинут в окислительную сторону, так что атомы серы из цистеинов легко могут образовать между собой ковалентную связь. Но, как пишут авторы работы в EMBO Journal, со временем окислительно-восстановительный потенциал в эндоплазматической сети теряет окислительные способности, из-за чего белки перестают сворачиваться и работать, как надо.
Это объясняет очень многое: известно, например, что с возрастом появляется всё больше неправильно свёрнутых белковых молекул, что многие секреторные белки становятся нестабильны и перестают функционировать при малейшем стрессе; даже возрастное ослабление иммунитета можно объяснить смещением окислительно-восстановительного потенциала, поскольку антитела перед выходом из клетки не могут зафиксировать нужную пространственную структуру. (В то же время в окружающей цитоплазме всё происходит наоборот: окислительный потенциал среды растёт и усиливается пресловутый окислительный стресс, из-за которого портятся белки.)
Непорядки в работе эндоплазматической сети могут случаться и при стрессе и приводить к тем же последствиям – накоплению неправильно свёрнутых молекул белка. Здесь стоит вспомнить, что нейродегенеративные болезни, такие, как синдром Альцгеймера, синдром Паркинсона, синдром Хантингтона, возникают как раз по вине белков с неправильной пространственной структурой. И здесь тоже, по словам исследователей, всё начинается с проблем в окислительно-восстановительном потенциале эндоплазматической сети. Более того, как оказалось, патогенные молекулы белков, появившись в одних тканях, могут вызывать изменения в окислительно-восстановительном потенциале других тканей, ускоряя тем самым процессы старения.
В молекулярной и клеточной биологии на самом деле довольно давно существует понятие ЭР-стресса (стресса, связанного с эндоплазматическим ретикулумом), когда в клетке вдруг начинают активно накапливаться белки с неправильной укладкой. Новые эксперименты позволили связать ЭР- стресс с процессами старения и с физико-химическими неполадками в важнейшем клеточном органоиде. Опыты ставили на червях-нематодах, которых модифицировали таким образом, чтобы можно было следить за изменениями окислительно-восстановительного потенциала в разных участках клеток. Впрочем, учитывая, что синтез белка и его сворачивание происходят у всех организмов, есть все основания полагать, что возрастные изменения в эндоплазматической сети имеют место и у человека.
Конечно, всё это только усложняет картину старения, но, с другой стороны, в биологии вообще почти никогда не бывает «одной главной причины» чего бы то ни было, всегда приходится рассматривать целый пучок причин и следствий. И чем больше мы будем здесь знать, тем точнее сможем определять динамику и стадию старения, а там, глядишь, и до вечной молодости как-нибудь доберёмся.
По материалам Phys.org.
Автор: Кирилл Стасевич
Источник: nkj.ru
Случайная статья
Статьи по теме
МОЛОЧНАЯ ФАБРИКА ЖЕНСКОГО ОРГАНИЗМА
Основная структурно-функциональная единица молочной железы, которая, собственно, и производит молоко, называется альвеолой. Альвеолы сгруппированы в дольки, внешне похожие на грозди, а дольки - в более крупные доли. В молочной же
НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ ПО ХИМИИ 2009 ГОДА. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФАБРИКА ИЗ ДОБЕЛКОВОГО МИРА
ПАРАДОКСЫ СТАРЕНИЯ
Нет человека, который незадумывался бы о старости, о смерти. Это вечная тема для размышлений и лучших умовчеловечества, и самых обычныхлюдей. Ученые пытаются найти универсальные причины меха
Преждевременное старение начинается из-за «беспорядка» в ДНК
Чем больше хромосомной ДНК находится в распакованном, активном виде, тем раньше и быстрее клетка начинает стареть.
Часы старения: обнулить, замедлить, обратить вспять?
Организм человека подобен часам: стрелки постоянно бегут вперёд, мы стареем. Механизм этих часов очень сложен, но биологам удалось разобраться в некоторых принципах его работы.
Выбор читателей
Старению добавили новую причину
С возрастом белки в клетке начинают плохо сворачиваться из-за изменений в окислительно-восстановительном потенциале в местах сборки белковых молекул.
Умные люди лучше думают
Гипотеза нейронной эффективности как одной из характеристик уровня интеллекта получила экспериментальное подтверждение.
Кишечные бактерии вызывают депрессию
Желудочно-кишечная микрофлора «запоминает» перенесённый стресс и каким-то образом заставляет мозг впасть в тревожность и депрессию.
Яндекс.Директ
Распродажа зимней обуви Walkmaxx
ru.walkmaxx.com.ua
Скидки 30% на зимнюю коллекцию Вокмакс. Доставка по Украине. Оригинал!
Новая коллекция полусапог!
lamoda.ua
Онлайн-магазин полусапог на Lamoda! Быстрая доставка по Украине!
Кофе в зернах купить
tiko-chako.com
Попробуйте настоящий ароматный кофе. Гарантированно свежая обжарка.
Панические атаки? Попробуйте это:
yasnonet.ru
Простой психологический метод снять тревожность и другие надоевшие эмоции.
Есть противопоказания. Посоветуйтесь с врачом.
Читайте
в номере
Подписаться
Купить PDF
Смотрите также
[Чай с адвокатцем]
Чай с адвокатцем
[Умные люди лучше думают]
Умные люди лучше думают
[ЛЕКАРСТВА ОТ УСТАЛОСТИ]
ЛЕКАРСТВА ОТ УСТАЛОСТИ
[Скажи мне, что ты слушаешь, и я скажу, кто ты]
Скажи мне, что ты слушаешь, и я скажу, кто ты
Журналу «Наука и жизнь»- 125 лет!
Книги библиотеки журнала "Наука и жизнь" с доставкой
Подробнее см.: http://www.nkj.ru/news/26728/ (Наука и жизнь, Старению добавили новую причину)
Старению добавили новую причину
С возрастом белки в клетке
начинают плохо сворачиваться из-за изменений в
окислительно-восстановительном потенциале в местах сборки белковых
молекул.
Клетка
печени; элементы эндоплазматической сети – зелёные «нити», усаженные
синими точками – рибосомами, синтезирующими белок. Большие сиреневые
пятна – митохондрии. (Dennis Kunkel Microscopy, Inc. / Visuals Unlimited
/ Corbis.)
‹
›
Старение тела начинается со старения его клеток, а с
чего начинается старение клеток? Медики и биологи до сих ещё не знают
всех причин, хотя многие читатели наверняка вспомнят о самых известных
теориях старения, в которых говорится про теломеры и митохондрии.
С одной стороны, известно, что теломерные участки, защищающие
концы хромосом, укорачиваются с каждым делением, так что клетка может
беспрепятственно делиться некоторое ограниченное число раз, после чего у
неё начнут повреждаться важные гены, примыкающие к оголённым
хромосомным концам. И процессы старения связывают отчасти с укорочением
теломер. С другой стороны, клеточные митохондрии, хотя и обеспечивают
нас энергией, в качестве побочного эффекта служат неиссякаемым
источником агрессивных молекул-окислителей – кислородных радикалов,
повреждающих белки, ДНК, липиды мембран и другие биомолекулы. Обычно
клетке есть что противопоставить окислительному стрессу, но со временем
антиоксидантные механизмы слабеют (отдельный вопрос, конечно, почему они
слабеют), и окислительный стресс становится всё сильнее, на уровне
организма становясь причиной возрастных заболеваний.
Однако, как мы знаем, в живой материи всё взаимосвязано, и было бы
странно, если бы процессы старения зарождались обособленных участках
клетки, не затрагивая другие её отделы. Как показали эксперименты Янины
Кирштайн (Janine Kirstein) из Лейбницевского института
молекулярной фармакологии и её коллег из Японии и США, одним из самых
мощных «источников старения», если можно так сказать, служит
эндоплазматический ретикулум, или эндоплазматическая сеть (ЭР, или ЭС).
Он (или она) представляют собой сложную разветвлённую сеть мембранных
каналов, цистерн и пузырьков, и в школьных учебниках биологии говорится,
что на мембранах эндоплазматической сети, обсаженных рибосомами, идёт
синтез белковых молекул и сворачивание готовых белковых молекул в
правильную пространственную конформацию.
Аминокислоты, входящие в состав белковой молекулы, взаимодействуют друг
с другом и с окружающим раствором, некоторые притягиваются, некоторые
отталкиваются, в результате полипептидная цепочка приобретает так
называемую третичную структуру – сворачивается в чрезвычайно сложно
устроенный клубок. Именно в таком виде белок, будь то фермент,
белок-транспортёр и т. д., может выполнять свою функцию (например,
активный центр ферментов, в которых происходит расщепление субстратных
молекул или сшивание их вместе, формируется как раз в результате
пространственного сворачивания аминокислотной цепочки).
Одна из наиболее известных «скрепок», помогающая белку
держатся в свёрнутом состоянии – ковалентная связь между атомами серы,
входящими в состав аминокислоты цистеина. Образующиеся дисульфидные
мостики могут сближать довольно удалённые участки полипептидной цепи; и
такие связи необходимы для функционирования самых разных белков, в том
числе инсулина и антител.
Дисульфидные сшивки образуются в эндоплазматической сети, в которой
есть необходимые физико-химические условия.
Окислительно-восстановительный потенциал (не путать с кислотностью!) в
системе мембранных каналов и цистерн сдвинут в окислительную сторону,
так что атомы серы из цистеинов легко могут образовать между собой
ковалентную связь. Но, как пишут авторы работы в EMBO Journal,
со временем окислительно-восстановительный потенциал в
эндоплазматической сети теряет окислительные способности, из-за чего
белки перестают сворачиваться и работать, как надо.
Это объясняет очень многое: известно, например, что с возрастом
появляется всё больше неправильно свёрнутых белковых молекул, что многие
секреторные белки становятся нестабильны и перестают функционировать
при малейшем стрессе; даже возрастное ослабление иммунитета можно
объяснить смещением окислительно-восстановительного потенциала,
поскольку антитела перед выходом из клетки не могут зафиксировать нужную
пространственную структуру. (В то же время в окружающей цитоплазме всё
происходит наоборот: окислительный потенциал среды растёт и усиливается
пресловутый окислительный стресс, из-за которого портятся белки.)
Непорядки в работе эндоплазматической сети могут случаться и при
стрессе и приводить к тем же последствиям – накоплению неправильно
свёрнутых молекул белка. Здесь стоит вспомнить, что нейродегенеративные
болезни, такие, как синдром Альцгеймера, синдром Паркинсона, синдром
Хантингтона, возникают как раз по вине белков с неправильной
пространственной структурой. И здесь тоже, по словам исследователей, всё
начинается с проблем в окислительно-восстановительном потенциале
эндоплазматической сети. Более того, как оказалось, патогенные молекулы
белков, появившись в одних тканях, могут вызывать изменения в
окислительно-восстановительном потенциале других тканей, ускоряя тем
самым процессы старения.
В молекулярной и клеточной биологии на самом деле довольно давно
существует понятие ЭР-стресса (стресса, связанного с эндоплазматическим
ретикулумом), когда в клетке вдруг начинают активно накапливаться белки с
неправильной укладкой. Новые эксперименты позволили связать ЭР- стресс с
процессами старения и с физико-химическими неполадками в важнейшем
клеточном органоиде. Опыты ставили на червях-нематодах, которых
модифицировали таким образом, чтобы можно было следить за изменениями
окислительно-восстановительного потенциала в разных участках клеток.
Впрочем, учитывая, что синтез белка и его сворачивание происходят у всех
организмов, есть все основания полагать, что возрастные изменения в
эндоплазматической сети имеют место и у человека.
Конечно, всё это только усложняет картину старения, но, с другой
стороны, в биологии вообще почти никогда не бывает «одной главной
причины» чего бы то ни было, всегда приходится рассматривать целый пучок
причин и следствий. И чем больше мы будем здесь знать, тем точнее
сможем определять динамику и стадию старения, а там, глядишь, и до
вечной молодости как-нибудь доберёмся.
По материалам Phys.org.
Автор: Кирилл Стасевич
Источник: nkj.ru
Подробнее см.:
http://www.nkj.ru/news/26728/ (Наука и жизнь, Старению добавили новую причину)
