Thomas är åldrandets hemlighet på spåren
Forskaren Thomas Nyström är åldrandets hemlighet på spåren – och det handlar om både bristande städning och kommunikation i våra celler. Sannolikt åldras vi på samma sätt som jäst, maskar och flugor, visar hans forskning. – Det tycks finnas en universell orsak till att olika organismer åldras, säger han.
Åldrande innebär att en organism gradvis bryts ner. Men vad beror det på, och hur går det till? En cells städkompetens är en avgörande faktor. Att äldre celler fungerar sämre beror delvis på att de innehåller fler skadade och felaktiga proteiner än yngre. Trasiga och ihopklumpade proteiner kan ge upphov till allvarliga sjukdomar. Men det beror också på hur väl celler kan hantera de felaktiga proteinerna. Och här gäller det att cellens olika delar – organeller – kan kommunicera med varann.
Thomas Nyström är professor i mikrobiologi vid institutionen för kemi och mikrobiologi vid Göteborgs universitet och har ägnat över 30 år åt forskning inom området. Han använder jästceller som modellsystem i sin forskning. Här har han kunnat visa att det är samma, eller åtminstone liknande, processer som sannolikt ligger bakom åldrandet hos såväl jäst som maskar, flugor – och människor. Poängen med detta, förklarar han, är att det då går att jämföra modellsystem hos djurarter och mikroorganismer. Det vill säga att man ofta kan omsätta något som någon har hittat i jäst eller i en mask till människa, eftersom deras och våra celler fungerar likartat.
– Det tycks finnas en uråldrig, universell och molekylär orsak till att olika organismer åldras. Och att de dessutom i det stora hela åldras på samma sätt förklarar han.
Utöver att jästcellers uppbyggnad är i det närmaste identisk med mänskliga celler, finns det flera praktiska fördelar med att arbeta med jästceller. De är lätta att arbeta med och åldras snabbt.
I takt med att vi åldras, skadas delar av våra celler. Detta kan man se hos både encelliga jästceller och i människoceller. Och i likhet med vissa människoceller, som stamceller, delar sig även jästceller asymmetriskt – det vill säga att modercellen behåller skadade delar medan dottercellen föds helt skadefri. Denna förmåga är viktig både för att dottercellen ska födas ung och för att den ska klara stress.
Redan för 20 år sedan upptäckte Thomas Nyström att celler kan föryngra sig genom att hålla kvar åldrade och skadade proteiner. Genom asymmetrisk celldelning blir en cell ung, medan en förblir gammal.
– En modercell kan ge upphov till 25-26 döttrar, och offrar sig själv så att döttrarna ska kunna behålla sin ungdom. Hur kan hon hålla kvar skadade delar så döttrarna inte får dem med sig? frågar han sig.
Hos flera åldersrelaterade sjukdomar, som Alzheimers och Parkinsons, ser man just skadade eller avvikande proteiner. Så hur går denna process till? Och vad är det som händer när kvalitetskontrollen misslyckas?
– Asymmetrin bryts emellertid ner när jästens modercell åldras, celldelningen blir mer symmetrisk. Detta tycks också vara något som drabbar våra stamceller när vi åldras. Det är ganska coolt att vi var först med att påvisa att den asymmetriska celldelningen inkluderar en asymmetrisk fördelning av skador och att denna process fallerar när cellerna åldras.
Här har Thomas Nyström, tillsammans med sina forskarkollegor, upptäckt att ett enzym spelar en avgörande roll för cellernas livslängd. Man har sedan tidigare vetat att enzymet Tsa1 spelar en viktig roll för att skydda cellen mot skador som uppkommer av fria syreradikaler – sådana som orsakar oxidering av proteiner och arvsmassa.
Nu har forskarna också kunnat visa att celler som saknar detta enzym åldras i förtid och att celler som får en ökad dos av Tsa1 lever längre. Och att sådana celler hyser trasiga proteiner även som unga. Förhoppningen är att denna upptäckt i framtiden kan påverka åldersrelaterade sjukdomar.
Men åldrandet handlar inte bara om avsaknad av enzym – cellerna och cellens ingående delar, organeller, kan dessutom kommunicera med varandra. När vi blir äldre börjar denna kommunikation att fungera sämre, visar Thomas Nyströms forskning. Om vi visste vad detta beror på skulle
"Det är ganska coolt att vi var först med att påvisa att den asymmetriska celldelningen inkluderar en asymmetrisk fördelning av skador och att denna process fallerar när cellerna åldras.
Thomas Nyström professor i mikrobiologi
beskrivs fungera som cellens kraftverk.
Organellerna har en avgörande roll för både vår hälsa och vårt åldrande eftersom de medverkar vid reparation av skador som uppstår i celler. Samtidigt har man tidigare kunnat se att organellerna successivt slutar fungera när celler åldras. Hittills har man inte vetat vad detta beror på. Men för några år sen kunde forskargruppen vid Stockholms universitet visa hur mitokondriens produktion av proteiner kontrollerar cellens välmående – och att detta sker via tidigare okända kommunikationslänkar.
– Vi har sett att här måste finnas en kommunikation hos cellerna som samordnar organellernas reparationssystem. Hur denna kommunikation går till har ingen tittat riktigt på tidigare, säger Thomas Nyström.
– Mycket talar för att åldrande till viss del beror på att det går fel i denna kommunikation, även om vi ännu inte vet hur den går till.
När celler åldras eller när mitokondrierna utsätts för stress startar en form av skyddsprogram som säkerställer att cellens alla funktioner fortsätter fungera. Men kommunikationen mellan organellerna fungerar allt sämre, ju äldre cellen blir. Och härmed försämras effekterna av skyddsprogrammet – eller upphör helt.
För att förstå hur sjukdomar som cancer och diabetes uppstår, fokuserar forskarna ofta på en enskild organell. Här tror Thomas Nyström dock att man istället behöver undersöka hela cellernas funktion och kommunikation för att förstå hur sjukdomarna uppstår. Organellerna tycks ha en omfattande kommunikation sinsemellan, inte minst för att täcka upp för varandras defekter.
– En gen existerar inte i ett vakuum, utan finns i ett sammanhang med andra gener. En mutation kanske inte påverkar dig eftersom andra gener buffrar för den, vilket man kallar för genetisk interaktion och som kan studeras hos jäst. Hittills vet vi inte hur mitokondrier känner igen förändringar i cellkärnan, eller vilka gener eller proteiner som deltar i kommunikationen. Det är ett område som vi undersöker just nu.
Även om forskningen hittills skett på jästceller, talar det mesta för att mekanismerna som styr åldrandet på cellnivå är uråldriga och universella. Därför är förhoppningarna stora att åldrandemekanismerna är desamma hos människan.
Är du den heliga Graal på spåren, att hitta svaret på åldrandets gåta?
– Det är absolut ett mål att förstå underliggande orsaker till åldrande. Men det kanske inte är samma orsaker hos alla människor. Hos en del är det kroppen som lägger av medan man fortfarande är mentalt pigg, hos andra är det tvärtom. Vad beror nedbrytningen på? Vad är hönan och vad är ägget? Vi har som mål att titta på varenda gen i cellkärnan. Vi har exempelvis satt in en av de gener som orsakar Alzheimer sjukdom och Huntingtons sjukdom i jästceller och undersöker hur jästceller kan skydda sig mot just dessa sjukdomsgener.
Att helt bromsa åldersprocessen är inte målet.
– Men kanske kan vi göra något åt de åldersrelaterade sjukdomarna om vi förstår hur de går till.