מחקר מגלה תפקיד מפתח של שברי tRNA של גלוטמט בהזדקנות המוח ובמחלת אלצהיימר

מאמר מחקר שפורסם בכתב העת Cell Metabolism על ידי צוותו של פרופסור ליו צ'יאנג מאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין (USTC) חושף את התפקיד הקריטי של שברי tRNA של גלוטמט בהזדקנות המוח ובמחלת אלצהיימר.

המחקר גילה הצטברות הקשורה לגיל של Glu-5'tsRNA-CTC, RNA קטן שמקורו ב- transfer RNA (tsRNA) הנוצר מ- tRNAGlu המקודד על ידי הגרעין, במיטוכונדריה של נוירונים גלוטמינרגיים. הצטברות חריגה זו משבשת את תרגום החלבונים המיטוכונדריאלי ואת מבנה הקריסטאות, ובסופו של דבר מאיצה את התהליכים הפתולוגיים של הזדקנות המוח ומחלת אלצהיימר.

הזדקנות המוח היא תהליך טבעי בלתי נמנע המוביל לירידה קוגניטיבית. מחלת אלצהיימר, מצב ניווני של מערכת העצבים, היא הגורם השכיח ביותר לדמנציה בקרב מבוגרים, כאשר פגיעה קוגניטיבית היא מאפיין בולט. מיטוכונדריה מספקת אנרגיה לתאים. מחקרים הראו כי תפקוד לקוי של המיטוכונדריה קשור קשר הדוק להזדקנות המוח ולמחלת אלצהיימר.

RNA-CTC מיטוכונדריאלי משבש את הקישור של mt-tRNALeu לסינתטאז 2 של leucyl-tRNA (LARS2), ופוגע באמינואצילציה של mt-tRNALeu ובתרגום של חלבונים המקודדים על ידי המיטוכונדריה. פגמים בתרגום מיטוכונדריאלי משבשים את ארכיטקטורת הקריסטאות, וכתוצאה מכך לפגיעה ביצירת גלוטמין תלוי-גלוטמינאז (GLS) ולירידה ברמות הגלוטמט הסינפטי. יתר על כן, רמות נמוכות של Glu-5'tsRNA-CTC עשויות להגן על המוח המזדקן מפגמים הקשורים לגיל בקריסטאות המיטוכונדריה, במטבוליזם של גלוטמין, במבנה הסינפסה ובזיכרון.

ייצוג סכמטי של מנגנוני הרגולציה של מקטעי tRNA בהזדקנות המוח ובמחלת אלצהיימר. LIU Qiang et al.

ליו וצוותו שופכים אור על התפקיד החשוב של שברי tRNA של גלוטמט בהזדקנות המוח ובמחלת אלצהיימר, והציעו גישות חדשות להאטת ההידרדרות הקוגניטיבית. החוקרים פיתחו אוליגונוקלאוטידים אנטי-סנס המכוונים לשרירי tRNA אלה והזריקו אותם למוחם של עכברים זקנים. התערבות זו שיפרה משמעותית את בעיות הלמידה והזיכרון בעכברים הזקנים.

בנוסף להבהרת התפקיד הפיזיולוגי של מבנה תקין של קריסטה מיטוכונדריאלית בשמירה על רמות גלוטמט, מחקר זה זיהה גם תפקיד פתולוגי של tRNAs בהזדקנות המוח ובירידה בזיכרון הקשורה לגיל.