Artikel zur Langlebigkeit

Wie das Enzym NSD2 die zelluläre Seneszenz blockiert

das Enzym NSD2 blockiert die Zellalterung
  • Es wird angenommen, dass das Enzym NSD2 die Seneszenz der Zellen verhindert (wenn Zellen ihre Funktion verlieren und aufhören, sich zu teilen), indem es sowohl das Zellwachstum als auch die Serumreaktion aufrechterhält.

  • In dieser Studie erhöhte die Zugabe von Serum die Menge an NSD2 schnell und sie fanden heraus, dass NSD2 für die Expression wachstumsfördernder Gene und das Zellwachstum erforderlich ist.

  • Darüber hinaus fehlt seneszenten Zellen mit reduziertem NSD2 die Fähigkeit, im Serum zu wachsen. 

Dieser Artikel wurde auf EurekAlert.org veröffentlicht: 

Forscher der Universität Kumamoto in Japan haben anhand umfassender genetischer Analysen herausgefunden, dass das Enzym NSD2, von dem bekannt ist, dass es die Funktionen vieler Gene reguliert, auch die Zellalterung blockiert.

Ihre Experimente ergaben, dass 1) die Hemmung der NSD2-Funktion in normalen Zellen zu einer schnellen Seneszenz führt und 2) dass die Menge an NSD2 in seneszenten Zellen deutlich abnimmt.

Die Forscher glauben, dass ihre Ergebnisse dazu beitragen werden, die Mechanismen des Alterns, die Entwicklung von Kontrollmethoden zur Aufrechterhaltung der NSD2-Funktionalität und die altersbedingte Pathophysiologie zu klären.

Wenn sich die Körperzellen weiter teilen (Zellreproduktion), lässt ihre Funktion schließlich nach und sie hören auf zu wachsen. Diese Zellalterung ist ein wichtiger Faktor für Gesundheit und Langlebigkeit. Die Zellalterung kann auch dann stimuliert werden, wenn die genomische DNA durch physischen Stress wie Strahlung oder ultraviolette Strahlen oder durch chemischen Stress, der bei bestimmten Medikamenten auftritt, beschädigt wird.

Die detaillierten Mechanismen des Alterns sind jedoch noch unbekannt. Zellalterung kann von Vorteil sein, wenn eine Zelle krebsartig wird; Es beugt bösartigen Veränderungen vor, indem es Zellalterung verursacht. Andererseits werden viele Krankheiten mit zunehmendem Alter wahrscheinlicher. Daher ist es wichtig, dass die Zellalterung richtig kontrolliert wird.

Obwohl seneszente Zellen ihre Fähigkeit zur Proliferation verlieren, wurde kürzlich klar, dass seneszente Zellen verschiedene Proteine ​​absondern, die auf umgebende Zellen einwirken und so chronische Entzündungen und die Entstehung von Krebs fördern.

Da alternde Zellen aktiver sind als erwartet, wird angenommen, dass die Zellalterung für die Alterung des gesamten Körpers verantwortlich ist. Diese Idee wurde durch Berichte über eine systemische Alterungsunterdrückung bei alten Mäusen nach Entfernung der angesammelten seneszenten Zellen gestützt. Mit anderen Worten: Wenn Sie die Zellalterung kontrollieren können, können Sie möglicherweise auch das Fortschreiten der Alterung im gesamten Körper kontrollieren.

Wenn ein Onkogen aktiviert wird und beginnt, krebsartig zu werden, kommt es zu einer zellulären Seneszenz, um dies zu verhindern. Forscher der Kumamoto-Universität berichteten zuvor, dass alternde Zellen die mitochondrialen Stoffwechselfunktionen deutlich steigerten und dass das Enzym SETD8-Methyltransferase die Zellalterung verhindert. Dabei entdeckten sie, dass NSD2-Methyltransferase auch eine Rolle bei der Verhinderung von Seneszenz spielt.

Zuvor wurde gezeigt, dass NSD2 die Genfunktion reguliert. Darüber hinaus wurde angenommen, dass die Methylierung der um genomische DNA gewickelten Histonproteine ​​​​durch NSD2 die Funktion von Genen in der Nähe verstärkt.

Der Zusammenhang mit der Zellalterung war jedoch unbekannt. Mithilfe eines umfassenden genetischen Screenings zur Unterdrückung der Wirkung des NSD2-Gens in Fibroblasten beim Knockdown (RNA-Interferenz-Methode) wurde Zellseneszenz induziert und es traten die typischen Merkmale seneszenter Zellen auf. Mit anderen Worten: Die Forscher hatten herausgefunden, dass NSD2 eine Rolle bei der Verhinderung der Zellalterung spielt.

Anschließend analysierten sie mithilfe der mRNA-Sequenzierung umfassend alle Protein-kodierenden Genexpressionen, um seneszierende Zellen mit reduziertem NSD2 zu untersuchen. Die Expression von Genen, die mit der Zellalterung zusammenhängen, nahm zu und insbesondere die Funktion von Genen von Proteinen, die das Zellwachstum fördern, nahm ab. In diesen Genclustern lokalisierte Histone werden in proliferierenden Zellen durch NSD2 methyliert, es wurde jedoch festgestellt, dass die Methylierung in seneszenten Zellen mit reduziertem NSD2 abnimmt. Vereinfacht ausgedrückt verringert ein vermindertes NSD2 die Aktivität der am Zellwachstum beteiligten Gene und stoppt so das Wachstum.

Anschließend untersuchten die Forscher mithilfe von Serumreaktionsexperimenten, wie die NSD2-Funktion reguliert wird. Normalerweise wachsen Zellen durch die Wirkung von Proteinen, die das Wachstum fördern (Wachstumsfaktoren) im Serum. Seneszente Zellen hingegen stoppen die Proliferation irreversibel und vermehren sich typischerweise nicht wieder.

Das Experiment zeigte, dass die Zugabe von Serum die Menge an NSD2 schnell erhöhte und dass NSD2 für die Expression wachstumsfördernder Gene und das Zellwachstum erforderlich ist. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass seneszenten Zellen mit reduziertem NSD2 die Fähigkeit zum Wachstum im Serum völlig fehlt. Es wird daher angenommen, dass NSD2 die Zellalterung verhindert, indem es sowohl das Zellwachstum als auch die Serumreaktion aufrechterhält. 

„NSD2 ist der vierte Schutzfaktor der Zellalterung, den unser Team identifiziert hat“, sagte Professor Mitsuyoshi Nakao. „Mit der Entdeckung, dass NSD2 vor zellulärer Seneszenz schützt, klärt diese Studie einen grundlegenden Mechanismus des Alterns. Wir gehen davon aus, dass dies für die Aufklärung von Alterungsmechanismen und die Entwicklung von Kontrollmethoden zur Regulierung der Enzymaktivität durch Chemikalien oder Metaboliten nützlich sein wird.“

Diese Studie wurde veröffentlicht in Alternde Zelle im Juni 2020. 



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