Cientistas decifram mecanismos nas células que prolongam a longevidade


08 nov 2017

O envelhecimento celular desempenha um papel crucial em doenças como o câncer, síndromes metabólicas e distúrbios neurodegenerativos. Embora haja uma evolução constante na identificação dos fatores relacionados ao envelhecimento, como por exemplo, a instabilidade genômica, um desafio é entender por que células geneticamente idênticas podem envelhecer em taxas completamente diferentes.

Combinando engenharia, ciência computacional e tecnologias biológicas, cientistas da Universidade da Califórnia, San Diego, conseguiram decodificar os processos moleculares que influenciam o nosso envelhecimento.

Sabe-se que à medida que as nossas células envelhecem, o dano no DNA vai se acumulando, levando gradativamente ao declínio no funcionamento normal – eventualmente resultando em morte.

Porém, um processo bioquímico natural, conhecido como “silenciamento da cromatina”, ajuda a proteger o DNA, convertendo regiões específicas dele de um estado solto e aberto para um fechado, protegendo essas regiões. (A cromatina é um complexo de macromoléculas encontradas nas células, constituídas por DNA, proteína e RNA).

Dentre as moléculas que promovem o silenciamento há uma família de proteínas – encontradas num grande espectro de organismos, desde as leveduras e bactérias aos humanos – conhecidas como sirtuínas. Nos últimos anos, esses ativadores químicos tiveram bastante foco. Hoje, estão sendo comercializados como nutracêuticos (como o resveratrol e, mais recentemente, o  NMN) com o intuito de auxiliar no silenciamento da cromatina, abrandando o processo de envelhecimento.

Silenciar ou não? Tudo depende da dinâmica

A equipe de cientistas da UC San Diego, liderada pelo biólogo Nan Hao descobriu que as células mostram ondas esporádicas de perda de silenciamento no DNA ribossômico heterocromático durante as primeiras fases do envelhecimento, seguido da perda silenciosa precedente à morte celular.

Eles também descobriram que o silenciamento da cromatina impede que regiões protegidas do DNA expressem-se em RNAs e proteínas as quais possibilitam a realização das funções biológicas. Isso significa que, se o silenciamento for excessivo, pode descarrilar a fisiologia celular normal.

Para entender esse mecanismo, os cientistas combinaram abordagens computacionais e experimentais em leveduras, permitindo que rastreassem o silenciamento da cromatina em detalhes sem precedentes, ao longo de gerações, durante o processo de envelhecimento.

Eis o dilema: eles descobriram que uma perda completa de silenciamento leva ao envelhecimento celular e até à morte. Mas, o silenciamento contínuo da cromatina também leva a uma diminuição da longevidade.

Segundo os pesquisadores, a natureza desenvolveu uma maneira inteligente de resolver esse dilema. “Em vez de permanecer em estado de silenciamento ou de queda de silenciamento, as células comutam o DNA entre os estados abertos (perda silenciosa) e fechados (silenciosos) periodicamente durante o envelhecimento”, explica Hao. “Desta forma, as células podem evitar uma duração prolongada em qualquer dos dois estados, o que é prejudicial, mantendo um equilíbrio, o que é importante para sua funcionalidade e longevidade”.

As duas opções – silenciar ou não silenciar – pode retardar o envelhecimento?

A resposta é que ambas, de acordo com estudo publicado na PNASProceedings of the National Academy of Sciences. Eles descobriram que a dinâmica de silenciamento intermitente é importante para a longevidade.

As células em processo de envelhecimento alternam o estado da cromatina. A imagem ilustra os padrões “on” e “off” em células individuais. (crédito: UC San Diego)

 

E quanto aos nutracêuticos que ajudam a silenciar a cromatina? Eles ainda são recomendados?

Uma vez que esse estudo centrou-se no envelhecimento da levedura, os cientistas já antecipam que será necessária uma investigação mais ampla sobre o silenciamento de cromatina e os benefícios dos nutracêuticos, pois essa é uma questão bem mais complexa que requer estudos mais intrincados.

Quando as células envelhecem, elas perdem a capacidade de manter essa troca periódica, resultando no envelhecimento dos fenótipos e, eventualmente, na morte. Se pudermos de alguma forma ajudar as células a reforçar a troca, especialmente à medida que envelhecem, podemos postergar o envelhecimento. E é essa possibilidade que estamos buscando” – Nan Hao

Hao acredita que a colaboração entre os cientistas, irá propiciar, num futuro próximo, muitos insights que ampliarão o nosso entendimento sobre a biologia básica do envelhecimento, levando a novas estratégias que prolonguem a nossa longevidade.

O time-laspe acima rastreia o envelhecimento replicativo de células individuais de levedura durante todo o período de vida delas.

Víde acima mostra a comutação periódica durante o envelhecimento.

Fonte: PNAS

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Redação O Futuro das Coisas
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