Scoperti nuovi regolatori del processo di invecchiamento / New Regulators of the Aging Process Discovered

Scoperti nuovi regolatori del processo di invecchiamento / New Regulators of the Aging Process Discovered

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Gli scienziati hanno scoperto che la proteina ubiquitina svolge un ruolo importante nella regolazione del processo di invecchiamento.

In precedenza era noto che l'ubiquitina controlla numerosi processi, come la trasduzione del segnale e il metabolismo. Il Prof. Dr. David Vilchez ed i suoi colleghi del CECAD Cluster of Excellence for Aging Research presso l'Università di Colonia hanno eseguito un'analisi quantitativa completa delle firme di ubiquitina durante l'invecchiamento nell'organismo modello  Caenorhabditis elegans, un verme nematode ampiamente utilizzato per la ricerca sull'invecchiamento. Questo metodo, chiamato proteomica dell'ubiquitina, misura tutti i cambiamenti nell'ubiquitinazione delle proteine ​​nella cellula. I dati risultanti forniscono informazioni sito-specifiche e definiscono i cambiamenti quantitativi nei cambiamenti dell'ubiquitina in tutte le proteine ​​in una cellula durante l'invecchiamento. Un confronto con il contenuto proteico totale di una cellula (proteoma) ha mostrato quali cambiamenti hanno conseguenze funzionali nel turnover proteico e nel contenuto proteico effettivo durante l'invecchiamento. Gli scienziati hanno così scoperto nuovi regolatori della durata della vita e forniscono un set di dati completo che aiuta a comprendere l'invecchiamento e la longevità. L'articolo, "Il ricablaggio del proteoma ubiquitinato determina l'invecchiamento in  C. elegans " , è stato ora pubblicato su Nature .

"Il nostro studio sui cambiamenti dell'ubiquitina ci ha portato a una serie di conclusioni entusiasmanti con importanti spunti per comprendere il processo di invecchiamento", ha affermato il dott. Seda Koyuncu, autore principale dello studio. "Abbiamo scoperto che l'invecchiamento porta a cambiamenti nell'ubiquitinazione di migliaia di proteine ​​​​nella cellula, mentre le misure di longevità come la riduzione dell'assunzione di cibo e la ridotta segnalazione di insulina prevengono questi cambiamenti". In particolare, i ricercatori hanno scoperto che l'invecchiamento provoca una perdita generale di ubiquitinazione, causata dagli enzimi che rimuovono l'ubiquitina dalle proteine ​​che diventano più attivi durante l'invecchiamento. Normalmente, le proteine ​​ubiquitinate vengono riconosciute e distrutte dal proteasoma, il camion della spazzatura della cellula. Gli scienziati hanno dimostrato che la longevità degli organismi è determinata dai cambiamenti legati all'età nella degradazione delle proteine ​​strutturali e regolatorie da parte del proteasoma. "Abbiamo studiato animali con un proteasoma difettoso per identificare le proteine ​​che diventano meno ubiquitinate con l'età e quindi non vengono ripulite dal proteasoma e si accumulano nella cellula. L'accumulo di proteine ​​risultante porta alla morte cellulare", afferma Koyuncu. "Sorprendentemente, abbiamo visto che la riduzione dei livelli proteici di queste proteine ​​non etichettate era sufficiente per prolungare la longevità, prevenendo la loro degradazione da parte del proteasoma che aveva ridotto la durata della vita".

Oltre a fornire un set di dati completo, i ricercatori hanno dimostrato che la definizione dei cambiamenti nel proteoma modificato dall'ubiquitina può portare alla scoperta di nuovi regolatori della durata della vita e dei tratti di invecchiamento. Hanno concentrato le loro analisi di follow-up su due proteine ​​specifiche a cui mancava l'etichettatura dell'ubiquitina durante l'invecchiamento. IFB-2, una proteina importante per la struttura cellulare, ed EPS-8, un modulatore di una via di segnalazione che regola una varietà di processi cellulari. Queste proteine, che non sono più adeguatamente etichettate negli organismi anziani, influenzano la longevità in una varietà di tessuti. L'aumento dei livelli proteici di IFB-2, ad esempio, impedisce all'intestino di digerire correttamente o di assorbire i nutrienti e lo rende anche più suscettibile alle infezioni batteriche, caratteristica degli animali che invecchiano. "Sorprendentemente, abbattimento di IFB-2 negli adulti C. elegans è  stato sufficiente per ripristinare la normale funzione intestinale", afferma Koyuncu. Troppe quantità di EPS-8 nelle cellule attivano una via di segnalazione specifica (RAC) nelle cellule muscolari e cerebrali. Il gruppo ha scoperto qui che la via di segnalazione RAC determina la longevità, integrità muscolare e motilità.

"I nostri risultati potrebbero indicare nuovi modi per ritardare il processo di invecchiamento e migliorare la qualità della vita in età avanzata. In particolare, abbiamo stabilito un nuovo legame tra l'invecchiamento ed i cambiamenti generali nel proteoma modificato dall'ubiquitina, un processo che influenza attivamente la longevità, " ha affermato il coordinatore dello studio David Vilchez, leader del gruppo di ricerca presso CECAD e il Center for Molecular Medicine Cologne (CMMC). "I nostri risultati ed i nostri ricchi set di dati possono avere importanti implicazioni per diverse priorità di ricerca, tra cui l'invecchiamento, l'ubiquitinazione ed altri processi cellulari".

ENGLISH

Scientists have discovered that the protein ubiquitin plays an important role in the regulation of the aging process.

Ubiquitin was previously known to control numerous processes, such as signal transduction and metabolism. Prof. Dr. David Vilchez and his colleagues at the CECAD Cluster of Excellence for Aging Research at the University of Cologne performed a comprehensive quantitative analysis of ubiquitin signatures during aging in the model organism Caenorhabditis elegans, a nematode worm which is broadly used for aging research. This method - called ubiquitin proteomics - measures all changes in ubiquitination of proteins in the cell. The resulting data provide site-specific information and define quantitative changes in ubiquitin changes across all proteins in a cell during aging. A comparison with the total protein content of a cell (proteome) showed which changes have functional consequences in protein turnover and actual protein content during aging. The scientists thus discovered new regulators of lifespan and provide a comprehensive data set that helps to understand aging and longevity. The article, 'Rewiring of the ubiquitinated proteome determines aging in C. elegans,' has now been published in Nature.

"Our study of ubiquitin changes led us to a number of exciting conclusions with important insights for understanding the aging process," said Dr Seda Koyuncu, lead author of the study. "We discovered that aging leads to changes in the ubiquitination of thousands of proteins in the cell, whereas longevity measures such as reduced food intake and reduced insulin signaling prevent these changes.’ Specifically, the researchers found that aging causes a general loss of ubiquitination. This is caused by the enzymes that remove ubiquitin from proteins become more active during aging. Normally, ubiquitinated proteins are recognized and destroyed by the proteasome, the cell's garbage truck. The scientists showed that the longevity of organisms is determined by age-related changes in the degradation of structural and regulatory proteins by the proteasome. "We studied animals with a defective proteasome to identify proteins that become less ubiquitinated with age and thus are not cleaned up by the proteasome and accumulate in the cell. The resulting protein accumulation leads to cell death," Koyuncu says. "Remarkably, we saw that reducing the protein levels of these untagged proteins was sufficient to prolong longevity, while preventing their degradation by the proteasome shortened lifespan."

In addition to providing a comprehensive data set, the investigators showed that defining changes in the ubiquitin-modified proteome can lead to the discovery of new regulators of lifespan and aging traits. They focused their follow-up analyses on two specific proteins that lacked ubiquitin labeling during aging. IFB-2, a protein important for cell structure, and EPS-8, a modulator of a signaling pathway that regulates a variety of cellular processes. These proteins, which are no longer adequately labeled in aged organisms, affect longevity in a variety of tissues. Increased protein levels of IFB-2, for example, cause the intestine to fail to digest properly or absorb nutrients and also make it more susceptible to bacterial infections, which is a characteristic of aging animals. "Remarkably, knockdown of IFB-2 in adult C. elegans was enough to restore normal gut function," Koyuncu says. Too much amounts of EPS-8 in cells over activate a specific signaling pathway (RAC) in muscle and brain cells. The team discovered here that the RAC signaling pathway determines longevity, muscle integrity and motility.

"Our findings may point to new ways to delay the aging process and improve quality of life in old age. In particular, we have established a novel link between aging and general changes in the ubiquitin-modified proteome, a process that actively influences longevity," said study coordinator David Vilchez, research group leader at CECAD and the Center for Molecular Medicine Cologne (CMMC). "Our results and rich datasets may have important implications for several research priorities, including aging, ubiquitination and other cellular processes."

Da:

https://www.technologynetworks.com/proteomics/news/new-regulators-of-the-aging-process-discovered-351453?utm_campaign=NEWSLETTER_TN_Breaking%20Science%20News&utm_medium=email&_hsmi=145038185&_hsenc=p2ANqtz-8gkXvuqRNGcQrCu7EhXhjKJGk6FNl9kupmh-kLpzFmZh9a1B_wHACewAZrRWJRjG0EVNTVJWnEZV9t_brmWOlbh4XNsqNsjesCt5aQE0iYefu7heA&utm_content=145038185&utm_source=hs_email