Głównym mechanizmem odpowiedzialnym za starzenie komórek jest utlenianie białek w komórkach, a nie uszkodzenia DNA – przekonują eksperci w rozmowie z PAP. Na bazie tego odkrycia opracowywany jest właśnie preparat mający przeciwdziałać starzeniu skóry.
– My biolodzy zwykliśmy uważać, że jeśli komórka nie działa sprawnie, to musi to mieć koniecznie źródło w genach. Tymczasem nasze badania wskazują, że to nie same mutacje w DNA, ale utlenianie białek jest przyczyną starzenia się – powiedział PAP prof. Miroslav Radman, współzałożyciel Śródziemnomorskiego Instytutu Nauk o Życiu (MedILS) w Splicie (Chorwacja), jeden z pionierów badań nad rolą białek w procesach starzenia.
Jak tłumaczył, białka utleniane są w warunkach stresu oksydacyjnego, czyli nadmiaru wolnych rodników tlenowych (ROS) w komórkach. Wolne rodniki powstają m.in. pod wpływem promieniowania UV, zanieczyszczeń powietrza i innych czynników stresujących dla komórek, ale też w trakcie procesu oddychania tlenowego w mitochondriach komórkowych. Powodują one uszkodzenia w DNA, jak również modyfikację chemiczną białek – tzw. karbonylację, pod wpływem której białka przestają prawidłowo funkcjonować.
Problem w tym, że o ile spontaniczne mutacje w DNA są naprawiane (komórka posiada bowiem bardzo dobrze działające mechanizmy ich naprawy), to karbonylacja białek jest procesem nieodwracalnym, tłumaczył prof. Radman.
– Karbonylacja jest nie do naprawienia. Jedynym sposobem, by komórka pozbyła się białka karbonylowanego, jest zniszczenie go w całości i zastąpienie nowo zsyntetyzowanym białkiem – wyjaśnił. Dodał, że w trakcie procesu starzenia się karbonylowane białka gromadzą się w komórkach w tempie wykładniczym – jest ich np. znacznie więcej w komórkach skóry starej niż młodej.
Karbonylowane białka nie mogą spełniać swojej prawidłowej funkcji, np. w procesie naprawy DNA. – Dlatego takie uszkodzenia białek przyczyniają się do znacznego wzrostu spontanicznych mutacji w komórce. Na przykład jeśli częstość karbonylacji białek wzrasta dwukrotnie, to odsetek mutacji spontanicznych w DNA zwiększa się stukrotnie – tłumaczył prof. Radman. Z tej przyczyny poziom białek karbonylowanych jest wprost proporcjonalny do odsetka obumierających komórek. Z eksperymentów prowadzonych przez zespół prof. Radmana wynika, że dotyczy to zarówno komórek nicieni, muszek owocowych, gryzoni, jak i komórek ludzkich.
Dr Francois-Xavier Pellay z MedILS wyjaśnił PAP, że niektóre białka w komórkach łatwiej podlegają procesowi karbonylacji.
Naukowcy z MedILS, zaobserwowali w swoich doświadczeniach, że pewne drobne zmiany w DNA genu (tzw. polimorfizm genu), powodujące niewielkie zmiany w strukturze białka, zwiększają zarazem jego podatność na proces karbonylacji.
Prof. Radman dał za przykład białko o nazwie alfa-synukleina, które odgrywa rolę w rozwoju choroby Parkinsona. Badania wykazały, że pewna niewielka zmiana w DNA genu, który koduje alfa-synukleinę, 10-krotnie zwiększa podatność tego białka na karbonylację. – To wpływa na los pacjenta, bo podnosi jego ryzyko zachorowania na parkinsona – tłumaczył badacz. Dodał, że mutacje zwiększająca wrażliwość na karbonylację nie ujawniają się od razu, ale w trakcie życia człowieka, np. po 50-60 latach.
– Jeżeli będziemy wiedzieć, która sekwencja DNA zwiększa ryzyko utleniania danego białka, to w przyszłości możliwe będzie prognozowanie predyspozycji do danej choroby już po przyjściu dziecka na świat. Gdy będzie to białko obecne w nerkach, to będzie zwiększać ryzyko choroby nerek. I podobnie w przypadku białek w innych narządach – wyjaśnił.
Dr Pellay zaznaczył, że poziom białek karbonylowanych rośnie również w chorobach zapalnych skóry, takich jak łuszczyca. Ta wiedza może pomóc w przyszłości w diagnozowaniu zmian łuszczycowych, a nawet ich leczeniu.
Obecnie naukowcy z MedILS w ścisłej współpracy z badaczami z grupy kosmetycznej NAOS pracują nad stworzeniem preparatu, który będzie chronił białka w komórkach skóry przed karbonylacją i w ten sposób będzie przeciwdziałał starzeniu skóry.
Udało im się m.in. wyizolować ochronne białko z bakterii Deinococcus radiodurans, które żyją w stratosferze (naukowcy łapią je na szalki, gdy spadają wraz z deszczem czy śniegiem) i są bardzo odporne na działanie różnych czynników uszkadzających, jak promieniowanie UV czy promieniowanie gamma. – Promieniowanie gamma powoduje fragmentację DNA, ale te bakterie są w stanie szybko naprawić uszkodzenia. Nasze badania wykazały, że nie jest to związane z jakąś specjalną metodą naprawy DNA, ale z obecnością u nich związku zdolnego do ochrony białek przed karbonylacją – tłumaczył dr Pellay.
Bakteryjne białko, które odpowiada za ochronę przed tym procesem, badacze chcą umieścić w kremie, mającym przeciwdziałać starzeniu skóry. Z badań prowadzonych na różnych rodzajach komórek wynika, że wykazuje ono bardzo silny efekt ochronny.
Zdaniem założyciela i prezydenta grupy NAOS, biologa i farmaceuty Jeana-Noela Thorela, preparat ten może być dostępny na rynku za około dwa lata. Jak powiedział specjalista w rozmowie z PAP, będzie on reprezentować zupełnie nowe podejście do ochrony skóry w kosmetologii – czyli zapobieganie starzeniu, zamiast naprawianie powstałych w jego wyniku zmian. – Naszym zdaniem prewencja jest znacznie skuteczniejsza i tańsza niż metody naprawcze – zaznaczył Thorel.
Ma to być jednak tylko początek zmian, jakie czekają nas w kosmetologii. Naukowcy z MedILS opracowują nie tylko metody hamujące starzenie skóry, ale też sposoby na jej odmładzanie – również bez użycia inwazyjnych i operacyjnych metod.
Źródło: PAP – Nauka w Polsce. Fot: Freepik.com