Исследование помогает разгадать молекулярную основу старения мозга, раскрывает новые механизмы, лежащие в основе возрастных неврологических заболеваний, и открывает будущие возможности для терапевтического вмешательства. Исследование, проведенное учеными из Института Солка и Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD), было опубликовано в журнале Nature Chemical Biology.
“Эти SGDG явно играют важную роль в старении, и это открытие открывает возможность того, что существуют другие важные пути старения, которые мы упустили, — говорит соавтор исследования Алан Сагателян, профессор лаборатории пептидной биологии Фонда Клейтона Солка и заведующий кафедрой доктора Фредерика Паулсена. — Это довольно ясный пример того, что в будущем следует изучить подробнее”.
Мозг состоит из липидов или жиров, но роль этих молекул в здоровье и болезнях остается неизвестной. Недавно идентифицированный класс липидов, называемых SGDGs, уменьшается с возрастом, что позволяет предположить, что они могут играть определенную роль в старении мозга. Кредит: Институт Солка
SGDG представляют собой класс липидов, которые также называются жирами. Липиды способствуют структуре, развитию и функционированию здорового мозга, в то время как плохо регулируемые липиды связаны со старением и заболеванием мозга. Однако липиды, в отличие от генов и белков, недостаточно изучены и часто упускаются из виду в исследованиях старения. Сагателян специализируется на открытии новых липидов и определении их структуры.
В сотрудничестве с профессором Дионисио Сигелем из Калифорнийского университета в Сан-Диего лаборатория Сагателяна сделала три открытия, связанных с SGDG: в мозге уровни липидов у старых мышей сильно отличаются от более молодых; все члены семейства SGDG и связанные с ними липиды значительно меняются с возрастом; и SGDG могут регулироваться процессами, которые, как известно, регулируйте старение.
Чтобы прийти к этим выводам, команда использовала необычный исследовательский подход, который объединил крупномасштабное исследование липидов (липидомику) со структурной химией и передовым анализом данных. Они впервые получили липидные профили мозга мышей в пяти возрастах, от одного года до 18 месяцев, с помощью жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии. Технологические достижения в этом приборостроении значительно расширили количество точек данных, доступных ученым, а расширенный анализ данных позволил им определить возрастные закономерности в огромных липидных профилях. Затем команда сконструировала молекулы SGDG и проверила их на биологическую активность.
SGDG были впервые выявлены в 1970-х годах, но последующих исследований было проведено мало. Эти липиды были по существу забыты и отсутствовали в базах данных о липидах. Никто не знал, что SGDG будут изменяться или регулироваться при старении, не говоря уже о том, что они обладают биологической активностью и, возможно, являются терапевтически целенаправленными.
Анализ показал, что SGDG обладают противовоспалительными свойствами, которые могут иметь последствия для нейродегенеративных расстройств и других неврологических состояний, которые включают повышенное воспаление в мозге.
Команда также обнаружила, что SGDG существуют в мозге человека и приматов, предполагая, что SGDG могут играть важную роль у других животных, кроме мышей. Потребуются дальнейшие исследования, чтобы показать, способствуют ли SGDG развитию нейровоспаления у человека.
В будущем команда изучит, как SGDG регулируются при старении и какие белки отвечают за их образование и расщепление, что может открыть дверь для обнаружения новой генетической активности, связанной со старением.
“Благодаря пониманию структуры SGDG и нашей способности создавать их в лаборатории, изучение этих важных липидов теперь широко открыто и созрело для открытия”, — говорит Сигел, соавтор исследования.