Биология - жизнь в деталях! Новости биологии. Энциклопедия по биологии. Словарь по биологии.

Найден "фактор старости", который указывает, где искать ключ к бессмертию. Клетки человека имеют определенный срок жизни - как только они делятся определенное количество раз, темп их работы замедляется, и они умирают. Биологи знают, что клеточные "часы" - это структуры на конце хромосом, известные как "теломеры". Каждое деление клетки укорачивает теломеры и ведет гибельный отсчет времени жизни клетки и, в конечном итоге, всего организма.

 

В исследовании, опубликованном в Nature Structural and Molecular Biology, команда американских ученых раскрывает, как изнашивается клетка, укорачиваются теломеры и как ДНК претерпевает значительные изменения. Вероятно, удалось обнаружить тот самый фактор, который люди называют "старение".

"До этого исследования мы знали, что теломеры с каждым делением становятся все короче, пока клетка не погибает, - объясняет руководитель исследования адъюнкт-профессор Ян Карлседер (Jan Karlseder). – Однако что-то должно передавать локальный сигнал с конца хромосомы к ядру. По идее, это довольно мощный сигнал, который должен быть заметен, ведь он вызывает гибель всей клетки".

Каждый раз, когда клетка делится, защитные "колпаки" на конце хромосом (красные и зеленые точки) немного укорачиваются. Когда теломеры изнашиваются, "упаковка" ДНК претерпевает значительные изменения, которые, вероятно, и являются фактором старения.

Ученые начали искать его, сравнивая уровни белков-гистонов в молодых клетках (менее 30 делений), зрелых (75 делений) и старых (85 делений). Гистоны играют исключительно важную роль и практически идентичны во всех организмах. Они связывают нити ДНК в хромосомы и создают хроматин (комплекс ДНК, РНК и белков), который содержит все генетические инструкции, необходимые для функционирования клетки.

Ученые с удивлением обнаружили, что стареющие клетки просто производят меньше гистонов, чем молодые клетки. Гистоны необходимы всему геному и поэтому любое событие, которое разрушает "производственную линию" этого белка, влияет на стабильность всего генома. В конце исчерпывающего сравнения количества гистонов после каждого деления, выяснилось, что действительно существует разница в уровнях белка.

Обычный уровень гистонов свидетельствует о здоровой молодой клетке с полностью исправным хроматином. Стареющие клетки, по всей видимости, испытывают стресс, дублируют хромосомы в ходе подготовки к делению клеток и при этом с трудом создают здоровый хроматин, что, естественно, не приводит к появлению полноценных клеток.

Сравнение гистонных шаблонов клеток, взятых у человека в возрасте 9 и 92 лет, показывает очевидную и огромную разницу в количестве гистонов. Эти ключевые эксперименты позволяют предположить, что явление, наблюдаемое в лабораторной культуре клеток, присутствует в живых организмах и имеет прямое отношение к старению человека.

Заболевания, связанные со старением, такие как рак, в значительной мере связаны с повреждением ДНК. Однако новое исследование предполагает, что старение само по себе бесконечно сложный процесс: прогрессивное сокращение теломер ускоряет старение хромосом и тесно переплетается с эпигенетическим фактором влияния гистонов. Эпигенетическими называют все изменения, которые не связаны напрямую с "запланированными" в ДНК инструкциями. Проще говоря, активность многих генов подвержена влиянию извне, например, зимой у мыши полевки отрастает более густая шерсть и связано это с концентрацией мелатонина в крови – осенью она повышается, а весной снижается.

Серия экспериментов, в которых команда ученых пыталась омолодить старые клетки, подтвердили, что сигналы, испускаемые сокращением теломер, вызывают эпигенетические изменения. Когда исследователи воздействовали на старые клетки теломеразой (фермент, который восстанавливает и удлиняет теломеры), они начали демонстрировать уровень гистонов аналогичный уровню молодых клеток.

Однако секрет бессмертия не так прост – удлинение теломер позволяет клеткам расти намного дольше и может создавать так называемые "бессмертные" клетки, но это повышает риск превращения клетки в раковую.