Как тепловой шок замедляет старение

У долгоживущих видов эффект от таких методов менее заметен, чем у короткоживущих. Это ограничивает использование этих методов в терапии для продления здоровой жизни. Эволюционные причины объясняют, почему короткоживущие виды лучше реагируют на стресс, чем долгоживущие.

Клетки используют механизмы контроля качества белка, называемые протеостазом, чтобы сохранять целостность протеома — всех белков в организме. Ключевую роль в этом процессе играет фактор теплового шока 1 (HSF-1). Он защищает протеом, стимулируя выброс белков теплового шока (HSP), которые работают как шапероны — помощники для белков. Нокдаун HSF-1 приводит к повышенной агрегации белка и снижению выживаемости, а его избыточная экспрессия поддерживает целостность протеома и увеличивает продолжительность жизни.

HSF-1 регулирует старение, увеличивая экспрессию HSP. Однако он также контролирует экспрессию генов, кодирующих компоненты цитоскелета, метаболические ферменты и факторы хроматина. 

Недавняя работа показала, что аутофагия, поддержание цитоскелета и регуляция липидов играют важную роль в продлении жизни, опосредованном HSF-1. Эти наблюдения указывают на то, что HSF-1 регулирует продолжительность жизни через механизмы, выходящие за рамки HSP-опосредованного сопровождения протеома.

В новом исследовании использовался метод РНК-интерференции для выявления генов-мишеней HSF-1, способствующих увеличению продолжительности жизни у червей Caenorhabditis elegans. Было обнаружено, что  убиквилин-1 (ubql-1) необходим для этого эффекта. 

Убиквилины — это многогранные белки, которые способствуют деградации субстратов через убиквитин-протеасомную систему и аутофагию. Однако убиквилин-1 не способствует долголетию через изменение общей способности организма к протеостазу. Вместо этого он подавляет транскрипцию компонентов комплекса CDC-48-UFD-1-NPL-4, играющего центральную роль в деградации митохондриальных белков. Это приводит к изменению динамики митохондриальной сети и увеличению продолжительности жизни.

В совокупности данные свидетельствуют о том, что HSF-1 способствует увеличению продолжительности жизни через адаптацию митохондриальной сети, которая происходит в ответ на снижение уровня компонентов, связанных с деградацией органеллярных белков.

Реакция на тепловой шок и другие формы умеренного стресса могут замедлять старение, улучшая функционирование клеток и тканей. HSF-1 играет ключевую роль в этом процессе, регулируя экспрессию белков теплового шока и других генов, связанных с протеостазом. 

Однако механизмы, через которые HSF-1 влияет на продолжительность жизни, остаются сложными и требуют дальнейшего изучения. Исследование убиквилина-1 показало, что этот белок может влиять на митохондриальную сеть, что является важным аспектом старения и долголетия.