Materiał genetyczny w postaci DNA zawiera informacje niezbędne do prawidłowego funkcjonowania każdej komórki ludzkiej i zwierzęcej. Z tego repozytorium informacji generowany jest RNA, związek pośredni pomiędzy DNA i białkiem, jednostka funkcjonalna komórki. Podczas tego procesu informacja genetyczna musi zostać dostosowana do określonych funkcji komórki. Informacje, które nie są potrzebne (introny) są wycinane z RNA, a ważne składniki białek (eksony) zostają zachowane. Zespół badaczy kierowany przez profesor dr Mirkę Uhlirovą z klastra doskonałości CECAD w badaniach nad starzeniem się na Uniwersytecie w Kolonii odkrył teraz, że jeśli przetwarzanie tych informacji nie działa już prawidłowo, aktywowany jest kompleks białkowy (heterodimer C/EBP), który kieruje komórkę w kierunku stanu uśpienia, znanego jako starzenie się komórkowe. Wyniki opublikowano pod tytułem „Xrp1 reguluje program reakcji na stres w przypadku dysfunkcji spliceosomu”. Badania kwasów nukleinowych.

Wszystkie eukarionty (tj. organizmy, których DNA jest zamknięte w jądrze komórkowym) mają spliceosom. Jest to maszyna, która wykonuje „splicing”, czyli usuwanie intronów i łączenie eksonów w celu utworzenia informacyjnego RNA (mRNA). Wadliwe działanie spliceosomu prowadzi do chorób zwanych spliceosomopatiami, które mogą wpływać na wiele różnych tkanek i objawiać się zwyrodnieniem siatkówki lub zespołem mielodysplastycznym – grupą chorób szpiku kostnego wpływających na krew.

W badaniu laboratorium Uhlirova wykorzystało organizm modelowy Drosophila melanogaster, muszkę owocową, do zbadania, w jaki sposób komórki rozwijającego się organizmu reagują na nieprawidłowe działanie spliceosomu. Naukowcy wykorzystali połączenie genomiki i genetyki funkcjonalnej, aby określić rolę poszczególnych genów i interakcje między nimi. Badanie wykazało, że komórki cierpiące na wadliwy spliceosomalny U5 snRNP (mała jądrowa cząsteczka rybonukleoproteiny U5) aktywują reakcję sygnalizacyjną stresu i zachowania komórkowe charakterystyczne dla starzenia się komórek. Program starzenia zmienia kluczowe funkcje komórek. Zapobiega podziałom komórek, jednocześnie stymulując ich wydzielanie. Proces starzenia ma na celu zachowanie uszkodzonych komórek, ponieważ ich natychmiastowa eliminacja spowodowałaby więcej szkody niż pożytku. Jednakże akumulacja starzejących się komórek może mieć negatywny wpływ zarówno na tkankę, jak i na cały organizm. Dlatego komórki te są ostatecznie eliminowane.

Zespół Uhlirovej zidentyfikował kompleks białek heterodimerowych C/EBP, Xrp1/Irbp18, jako kluczowy czynnik stymulujący program reakcji na stres spowodowany nieprawidłowym splicingiem. Zwiększenie poziomu Xrp1/Irbp18 w uszkodzonych komórkach doprowadziło do zwiększonej produkcji białka i wywołało stan podobny do starzenia. „Starzenie się to miecz obosieczny” – powiedziała Uhlirova. Zaletą starzejących się komórek jest to, że nie wszystkie są eliminowane w wyniku śmierci komórkowej w tym samym czasie, co pozwala zachować integralność tkanki. Przecież częściowo nienaruszona tkanka jest lepsza niż żadna. Jednakże komórki te stwarzają problemy w dłuższej perspektywie, ponieważ ich nagromadzenie sprzyja chorobom i starzeniu się.

„Działający spliceosom jest podstawowym warunkiem zdrowych komórek, tkanek i całego organizmu” – podsumowała. „Dodatkowe badanie zidentyfikowanego przez nas programu sygnalizacji stresu będzie ważne dla dalszego rozwikłania złożonych reakcji wywoływanych przez defekty w podstawowych maszynach kontrolujących ekspresję genów oraz tego, jak możemy na nie wpływać”. Wyniki mogą w przyszłości przyczynić się do opracowania podejść terapeutycznych do leczenia chorób spowodowanych nieprawidłowym działaniem spliceosomu.