بررسی جدید پژوهشگران دانشگاه استنفورد (Stanford University) بر چگونگی اختلال در روند پروتئوستاز (Proteostasis) در دوران پیری متمرکز بود. پروتئوستاز به سلول ها کمک می کند تا پروتیین ها را به درستی بسازند، نگهداری کنند و از بین ببرند. هنگامی که سیستم پروتئوستاز از کار می افتد، پروتیین های آسیب دیده در توده های مضری جمع می شوند که در عملکرد طبیعی مغز اختلال ایجاد می کنند.

به گزارش ایسنا، به نقل از ساینس دیلی، پژوهشگران می گویند یافته های این پژوهش، یکی از واضح ترین توضیحات تا به امروز را درباره این موضوع ارائه می دهند که چرا مغزهای پیر به طور فزاینده ای در برابر بیماری و زوال ذهنی آسیب پذیر می شوند.

جودیت فریدمن (Judith Frydman) از پژوهشگران این پروژه گفت: ما می دانیم که بسیاری از فرآیندها با افزایش سن، ناکارآمدتر می شوند، اما اصول مولکولی اساسیِ علت پیر شدن را واقعاً درک نمی کنیم. ما در این پژوهش جدید، ارائه یک توضیح مکانیکی را برای پدیده ای آغاز کردیم که به طور گسترده در طول پیری دیده می شود و این پدیده، افزایش تجمع و اختلال در فرآیندهایی است که پروتیین ها را می سازند.

پژوهشگران برای بررسی آنچه در مغزهای پیر رخ می دهد، به ماهی های Nothobranchius furzeri روی آوردند. این ماهی های رنگارنگ که بومی برکه های موقت آب شیرین در گرم دشت های آفریقا هستند، طول عمر بسیار کوتاهی دارند و به سرعت به بسیاری از مشکلات مرتبط با سن دچار می شوند و همین ویژگی، آنها را به سوژه های ایده آل برای تحقیقات پیری تبدیل می کند.

از آنجا که موش ها و سایر پستانداران بسیار کندتر پیر می شوند، بررسی علل بیولوژیکی پیری می تواند سال ها طول بکشد. ماهی Nothobranchius furzeri به دانشمندان امکان می دهد که همان فرآیندها را در یک جدول زمانی بسیار سریع تر ببینند.

این گروه پژوهشی، ماهی های جوان، بالغ و پیر را با هم مقایسه کردند و جنبه های بسیاری از تولید پروتیین را در سلول های مغز مورد بررسی قرار دادند. آنها سطح آمینواسید، آران ای ناقل، آران ای پیام رسان، پروتیین ها و سایر اجزای دخیل در تولید پروتیین سلولی را اندازه گیری کردند.

پروتئوستاز به تعادل دقیقی بین ایجاد پروتیین ها و حذف پروتیین های آسیب دیده متکی است. همچنین، این فرآیند به جلوگیری از تاخوردگی نادرست پروتیین ها و چسبیدن آنها به یکدیگر در توده های سمی کمک می کند. این توده های پروتیینی به شدت با بیماری های عصبی از جمله آلزایمر مرتبط هستند.

پژوهشگران آزمایشگاه فریدمن سال ها به مطالعه چگونگی حفظ پروتئوستاز توسط سلول ها در موجودات ساده تری مانند مخمر و کرم های لوله ای پرداخته اند. یافته های جدید نشان می دهند که مکانیسم های پیری مشابهی در مهره داران پیچیده تر مانند ماهی کپور معمولی و انسان وجود دارد.

فریدمن گفت: با افزایش سن، مشکلات به طور مرموزی در سطوح گوناگون - مکانیکی، سلولی و اندامی - ظاهر می شوند، اما یک وجه مشترک این است که همه این فرآیندها به واسطه پروتیین ها انجام می شوند. این پژوهش تأیید می کند که در طول پیری، دستگاه مرکزی سازنده پروتیین ها به مشکلات کیفی دچار می شود.

پژوهشگران به مرحله خاصی از ساخت پروتیین رسیدند که طی آن، ریبوزوم ها در امتداد رشته های آران ای پیام رسان حرکت می کنند و با اضافه کردن آمینواسیدها، پروتیین ها را به صورت یکجا می سازند. در مغز ماهی های مسن تر، ریبوزوم ها اغلب متوقف می شدند یا با یکدیگر برخورد می کردند. این ترافیک، تولید پروتیین های سالم را کاهش و تجمع پروتیین ها را افزایش می داد.

جائه هو لی (Jae Ho Lee) از پژوهشگران این پروژه گفت: نتایج ما نشان می دهند که تغییرات رخ داده در سرعت حرکت ریبوزوم در امتداد آران ای پیام رسان می توانند تأثیر عمیقی را بر هموستاز پروتیین داشته باشند.

این کشف ممکن است به توضیح یکی دیگر از ویژگی های گیج کننده پیری به نام جدا شدن رونوشت پروتیین نیز کمک کند. در موجودات در حال پیر شدن، تغییرات رخ داده در سطح آران ای پیام رسان اغلب با تغییرات رخ داده در سطح پروتیین مطابقت ندارند؛ حتی اگر آران ای پیام رسان دستورالعمل های لازم را برای ساخت پروتیین ها در بر داشته باشد. گروه پژوهشی دانشگاه استنفورد دریافتند که اختلالات مرتبط با پیری در ساخت پروتیین به ویژه در ریبوزوم ها می تواند دلیل این قطع ارتباط را توضیح دهد. بسیاری از پروتیین هایی که تحت تأثیر این نقص ها قرار می گیرند، در حفظ پایداری ژنوم و یکپارچگی سلولی نقش دارند. با تضعیف این سیستم ها ممکن است اختلال عملکرد گسترده تری مرتبط با پیری رخ دهد.

فریدمن گفت: نشان دادن این که فرآیند تولید پروتیین با افزایش سن، دقت خود را از دست می دهد، نوعی منطق اساسی را برای این موضوع ارائه می کند که چرا همه فرآیندهای دیگر با افزایش سن دچار نقص می شوند. کلید حل یک مشکل، درک این است که چرا همه چیز اشتباه پیش رفته است. در غیر این صورت، شما فقط در تاریکی دست و پا می زنید.

این پژوهش در مجله Science به چاپ رسید.