Искусственные белки, встроенные в мембраны митохондрий, усиливали потенциал на их мембранах, повышали активность синтеза АТФ и увеличивали продолжительность жизни нематод.
Ученые создали искусственный белок — протонный насос, поддерживающий электрический потенциал на мембранах митохондрий. Система mtON активируется светом, автоматически усиливая потенциал и производство молекул АТФ. Работая в митохондриях нематод, она увеличила продолжительность их жизни в некоторых случаях на треть. Об этом биологи пишут в статье, еще не прошедшей авторитетное рецензирование и пока доступной в библиотеке препринтов bioRxiv.
Митохондрии — мелкие и многочисленные органеллы эукариот. Они играют роль «электростанций», снабжая внутриклеточные процессы энергией в форме молекул АТФ, а организм в целом — дополнительным теплом. Состояние и функциональность митохондрий заметно деградирует с возрастом. Снижается в том числе электрический потенциал на их внутренних мембранах, благодаря которому и происходит синтез АТФ. Поэтому исследователи старения уделяют митохондриям особое внимание.
Работу митохондрий изучает и команда биологов из Германии и США во главе с Эндрю Войтовичем (Andrew Wojtovich) из Медицинского центра Вашингтонского университета. Еще в 2020 году они получили искусственный белок — протонный насос, который перекачивает заряды через мембраны митохондрий, создавая электрический потенциал. Синтетический насос mtON, созданный на основе белка из клеток грибов, способен реагировать на свет, работая активнее и повышая трансмембранный потенциал. Тогда же ученые продемонстрировали работу mtON, внесенного в клетки червей Caenorhabditis elegans.
В новой работе Войтович с коллегами изучили, как работа mtON влияет на продолжительность жизни нематод. Для этого они получили новые линии C. elegans, которым модифицированные протонные насосы вносили либо с помощью инъекции ДНК, либо методом CRISPR/Cas9. Работа нового белка запускалась в присутствии кофактора — ретиналя. Продолжительность жизни таких червей оказалась больше, чем у таких же животных, не получавших ретиналь для активации mtON. Продление срока жизни составило от шести до 38 процентов, в зависимости от интенсивности освещения и использованной линии нематод.
По мнению авторов работы, эти результаты показывают, что поддержание мембранного потенциала митохондрий оказывает заметное положительное влияние на долголетие. Теперь ученые планируют испытать систему mtON на более сложных животных, включая дрозофил и мышей. Возможно, в будущем инъекции таких белков, активируемых светом, лягут в основу новых препаратов, замедляющих старение.