06 - 08/2015 |
ΚΑΙΝΟΤΟΜΙΑ
ΕΡΕΥΝΑ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
7
Πρόσφατη έρευνα στο Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογί-
ας (ΙΜΒΒ) του Ιδρύματος Τεχνολογίας & Έρευνας (ΙΤΕ), τα αποτελέσματα
της οποίας δημοσιεύτηκαν στο Nature, διεθνές επιστημονικό περιοδικό,
ρίχνει για πρώτη φορά φως σε έναν σημαντικό μηχανισμό ελέγχου της
γήρανσης.
Οι ερευνητές του ΙΜΒΒ Κωνσταντίνος Παληκαράς και Δρ. Ειρήνη Λιονά-
κη, με επικεφαλής τον Καθ. Νεκτάριο Ταβερναράκη, αποκάλυψαν ένα
κομβικό μονοπάτι μοριακής σηματοδότησης που συντονίζει τη δημι-
ουργία και, ταυτόχρονα, την καταστροφή των μιτοχονδρίων στα κύττα-
ρα, κατά τη γήρανση, καθορίζοντας τη διάρκεια ζωής.
Τα μιτοχόνδρια είναι οργανίδια τα οποία αποτελούν "εργοστάσια παρα-
γωγής ενέργειας" του κυττάρου και είναι απολύτως απαραίτητα για πολ-
λές βασικές κυτταρικές λειτουργίες. Αλλαγές στον αριθμό, τη μορφολο-
γία και την εύρυθμη λειτουργία των μιτοχονδρίων επηρεάζουν τόσο την
ομοιόσταση του κυττάρου όσο και τον μεταβολισμό, την υγεία και το
προσδόκιμο ζωής ολόκληρου του οργανισμού. Κάθε ανθρώπινο κύττα-
ρο περιέχει εκατοντάδες μιτοχόνδρια.
Δυσλειτουργίες στα οργανίδια αυτά είναι υπεύθυνες για σοβαρές παθο-
λογικές καταστάσεις όπως καρδιομυοπάθειες, νευρομυϊκές ανωμαλίες,
νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως οι νόσοι Parkinson's, Alzheimer's
κ.ά. Συνεπώς, η διατήρηση της λειτουργικότητας τόσο των μιτοχονδρίων
όσο και ολόκληρου του κυττάρου απαιτεί ακριβή έλεγχο / συντονισμό
της απομάκρυνσης των κατεστραμμένων, καθώς και της δημιουργίας
νέων μιτοχονδρίων.
Για τον λόγο αυτό, όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν αναπτύξει ένα
ευρύ φάσμα μοριακών μηχανισμών που είναι απαραίτητοι για τη διατή-
ρηση της μιτοχονδριακής ομοιόστασης.
Η μιτοφαγία, μια εξειδικευμένη μορφή κυτταρικής αυτοφαγίας, απο-
τελεί έναν επιλεκτικό τρόπο απομάκρυνσης και καταστροφής των μη
λειτουργικών μιτοχονδρίων. Η διαδικασία αυτή ρυθμίζει το μέγεθος του
πληθυσμού των μιτοχονδρίων στα κύτταρα ανάλογα με τη μεταβολική
δραστηριότητα ή το στρες.
Άγνωστο όμως παρέμενε πώς τα κύτταρα συντονίζουν δύο ανταγωνι-
στικές διαδικασίες, όπως η δημιουργία και η ανακύκλωση των μιτοχον-
δρίων, με σκοπό την εξασφάλιση της κυτταρικής ομοιόστασης και την
υποστήριξη της μακροπρόθεσμης επιβίωσης.
Με τη μελέτη που δημοσιεύτηκε, χρησιμοποιώντας ως πειραματικό σύ-
στημα τον νηματώδη Caenorhabditis elegans, οι ερευνητές του ΙΜΒΒ
έδειξαν ότι η πρωτεΐνη DCT-1/NIX στην επιφάνεια των μιτοχονδρίων
αποτελεί τον κεντρικό διακόπτη του μηχανισμού. Η πρωτεΐνη αυτή εί-
ναι συστατικό των μιτοχονδρίων σε όλους τους ευκαρυωτικούς οργανι-
σμούς και στον άνθρωπο. Η λειτουργία της ρυθμίζεται από ενδογενή και
εξωγενή σήματα, ώστε να επάγει τελικά την καταστροφή των μιτοχον-
δρίων με τη διαδικασία της μιτοφαγίας.
H συσσώρευση κατεστραμμένων μιτοχονδρίων προκαλεί οξειδωτικό
στρες, οδηγώντας στην έναρξη κατάλληλης κυτταρικής σηματοδότη-
σης, η οποία περιλαμβάνει την επαγωγή γονιδίων που ρυθμίζουν τόσο
τη μιτοχονδριακή βιογένεση όσο και τη μιτοφαγία. Ο συντονισμός των
δύο αυτών διαδικασιών διατηρεί την εύρυθμη μιτοχονδριακή λειτουρ-
γία, απομακρύνοντας τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια και δημιουργώ-
ντας νέα και υγιή.
Τα ευρήματα των ερευνητών του ΙΜΒΒ αναδεικνύουν ένα εξελιγμένο μο-
ριακό μηχανισμό ο οποίος επιτρέπει στα κύτταρα να αυξομειώνουν τον
αριθμό των μιτοχονδρίων ανάλογα με τις ενεργειακές τους ανάγκες και
την έκθεση σε ενδογενείς και εξωγενείς παράγοντες στρες.
Είναι σημαντικό ότι μείωση των επιπέδων μιτοφαγίας κατά τη γήρανση
οδηγεί σε προοδευτική συσσώρευση, κυρίως μη λειτουργικών μιτοχον-
δρίων, ως αποτέλεσμα τόσο της μη απομάκρυνσης των κατεστραμμέ-
νων όσο και της εξασθένισης στη δημιουργία νέων μιτοχονδρίων. Κάτι
τέτοιο οδηγεί τελικά σε ελάττωση του προσδόκιμου επιβίωσης.
Αντίθετα, ενίσχυση της ανακύκλωσης των μιτοχονδρίων έχει ως αποτέ-
λεσμα τη θωράκιση της ομοιόστασης των κυττάρων, την ανθεκτικότητα
στο στρες και τη σημαντική αύξηση της διάρκειας ζωής του οργανισμού.
Τα αποτελέσματα της έρευνας είναι καθοριστικής σημασίας για την
έρευνα και την κατανόηση της γήρανσης στον άνθρωπο, και αναμένε-
ται ότι θα αξιοποιηθούν για την αντιμετώπιση συνοδών νοσημάτων τα
οποία χαρακτηρίζονται από ανεξέλεγκτη συσσώρευση μιτοχονδρίων
όπως καρδιαγγειακά νοσήματα και νευροεκφυλιστικές ασθένειες, με
στοχευμένες θεραπευτικές παρεμβάσεις.
Για περισσότερες πληροφορίες, οι ενδιαφερόμενοι μπορούν να απευ-
θύνονται στον Δρ. Νεκτάριο Ταβερναράκη, Διευθυντή του Ινστιτούτου
Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας, Καθηγητή Ιατρικής Σχολής Πα-
νεπιστήμιου Κρήτης μέσω email στο
ή στο
τηλ. 2810391069.
Αξιοποιώντας την Έρευνα
Ερευνητές του ITE αποκαλύπτουν
έναν νέο κυτταρικό
μηχανισμό που ρυθμίζει τη γήρανση
Nature
Εργαστήριο Ταβερναράκη
Ίδρυμα Τεχνολογίας & Έρευνας
Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας
info
