Стволовые клетки помогут понять причину старения
Учёными из Института Солка (Salk Institute, США) с помощью стволовых клеток открыт метод борьбы с преждевременным старением, называемым также синдромом Вернера. Результаты работы опубликованы 30 апреля 2015 г. в журнале Science.
Синдром Вернера (прогерия взрослых) – довольно редкое наследственное заболевание, проявляющееся в преждевременном старении, сопровождаемом развитием катаракты, атеросклероза, остеопороза и ишемической болезни сердца. Также отмечается повышенная частота развития сахарного диабета и злокачественных опухолей. Первые признаки заболевания проявляются в возрасте 14-20 лет. Механизм развития синдрома Вернера до сих пор неизвестен.
У пациентов с данным заболеванием наблюдается аутосомно-рецессивная мутация в гене WRN, находящемся на хромосоме 8, что приводит к нарушению функции особой ДНК — геликазы. В результате мутации происходит нарушение репликации и репарации ДНК, экспрессии генов, ускоренное укорочение теломер, отвечающих за продолжительность жизни клеток, и повышается чувствительность клеток к апоптозу.
Международная группа учёных из Католического университета Сан-Антонио (University Catolica San Antonio Murcia, Испания) и Института биофизики Академии наук Китая (Institute of Biophysics at the Chinese Academy of Sciences) под руководством профессора Хуана Карлоса Изписуа Бельмонте (Juan Carlos Izpisua Belmonte) из Института Солка решила выяснить, каким именно образом мутация приводит к преждевременному старению.
Для этого исследователи создали модель заболевания на основе стволовых клеток, удалив ген WRN. Они обнаружили, что причиной ускоренного старения является дефектная упаковка ДНК.
В нормальном состоянии ДНК должна быть туго скручена и упакована определённым образом в гетерохроматиновые нити, находящиеся в клеточном ядре. В процессе репликации ДНК раскручивает небольшие участки, на которых и происходит считывание информации для копирования.
Упаковка ДНК играет роль «переключателя», контролирующего активность генов и управляющего комплексом молекулярных механизмов в клетке. На внешней стороне гетерохроматина располагаются химические маркеры – эпигенетические метки, контролирующие его структуру. Так, воздействие на данные метки изменяет структуру гетерохроматина, включая или выключая экспрессию отдельных генов.
Учёные обнаружили, что делеция гена WNR приводит к дезорганизации гетерохроматина, что указывает на его важное влияние на данный процесс.
«Наше исследование демонстрирует взаимосвязь между синдромом Вернера и дезорганизацией гетерохроматина. Мутация изменяет молекулярные механизмы, что приводит к общему нарушению клеточных процессов. Обобщая, можно сказать, что накопления изменений в структуре гетерохроматина становится главной причиной клеточного старения. Возникает вопрос – можно ли исправить данные поломки, как, например, реконструировать старый дом или автомобиль, чтобы предотвратить или даже обратить вспять процесс старения», — говорит Бельмонте.
Он также подчеркнул, что могут быть также иные неизученные процессы, влияющие на старение, и участвующие в хромосомной стабильности.
