Главная / Новости / Клеточный механизм старения

Клеточный механизм старения

18.11.2021г.

Новое исследование помогает объяснить роль теломер в клеточных механизмах старения. Клетки нашего тела перестают делиться и стареют, когда изнашиваются теломеры, защитные концы их хромосом.

Это один из способов предотвращения репликации клеток с повреждениями ДНК и неконтролируемого деления клеток, которые могут вызвать рак.

Но постоянное накопление этих стареющих клеток также способствует старению, например сердечно-сосудистым заболеваниям, диабету и слабоумию.

Новое исследование помогает выяснить, как теломеры запускают старение клеток и вызывают эти возрастные заболевания.

Каждый раз, когда клетка делится, ее хромосомы - пучки ДНК, кодирующие гены, - становятся немного короче.

Это связано с тем, что клеточный аппарат для дублирования ДНК не может копировать молекулу до самых концов каждой цепи.

Чтобы предотвратить потерю жизненно важной генетической информации при каждом делении клетки, структуры, называемые теломерами, защищают концы хромосом.

Это полоски расходной ДНК, которые не кодируют никакой важной информации.

Однако с каждым делением клетки теломеры разрушаются до тех пор, пока они больше не могут защищать хромосому.

Клеточный механизм старения

В этот момент срабатывает механизм контроля, который останавливает дальнейшее деление клетки. Хотя клетка остается живой и активной, она начинает стареть.

Со временем, когда люди стареют, в организме накапливаются эти стареющие клетки.

Обратной стороной является то, что стареющие клетки способствуют воспалению, которое, по мнению исследователей, лежит в основе многих болезней старения, включая сердечно-сосудистые заболевания, диабет и болезнь Альцгеймера.

Непоправимый ущерб

Изучив культуры клеток кожи человека в своей лаборатории, исследователи из Университета Монреаля в Монреале, Канада, изложили новую теорию о том, как клетки стареют.

Их модель обновляет ведущую теорию старения, согласно которой клетки перестают делиться просто потому, что их теломеры становятся слишком короткими и больше не функционируют должным образом.

Вместо этого ученые утверждают, что клетки перестают делиться только после того, как хромосомная нестабильность из-за потери теломер привела к непоправимому повреждению генома во время деления клеток.

«Что наиболее удивительно, так это то, что, прежде чем действительно вступить в стадию старения, клетки делятся в последний раз», - говорит старший автор и исследователь рака Фрэнсис Родье, доктор философии.

«Фактически, деление клеток, вызванное дисфункцией теломер, настолько нестабильно, что в конечном итоге приводит к генетическим дефектам», - добавляет он.

В результате исследователи считают, что геном стареющих клеток неисправен.

«Вопреки тому, что считалось, стареющие клетки имеют аномальный геном», - говорит профессор Родье.

Их исследование опубликовано в журнале Nucleic Acids Research.

Старение клеток кожи

Согласно установленной модели клеточного старения, если теломер становится неисправным, он активирует механизм «реакции на повреждение ДНК».

В свою очередь, это включает белок, называемый p53, который останавливает деление клеток. Известно, что белок играет жизненно важную роль в подавлении роста раковых опухолей.

Теория предполагает, что одного поврежденного теломера должно быть достаточно, чтобы остановить деление клеток.

Однако несколько групп ученых заметили, что нормальные клетки млекопитающих могут содержать несколько поврежденных теломер и при этом продолжать делиться.

Чтобы узнать больше, профессор Родье и его коллеги сделали серию снимков отдельных клеток кожи, когда они делятся и стареют.

Клеточный механизм старения

Они заметили, что сначала дефектные теломеры только замедляли деление клеток.

Клетка перестала делиться только после того, как ее хромосомы начали слипаться, чего обычно препятствуют функциональные теломеры, вызывая необратимые повреждения.

Функционирующие теломеры - это двойные нити ДНК, подобные основной части хромосомы.

Когда клетка делится, двойные нити каждой хромосомы расстегиваются, образуя две одинарные нити ДНК. Они сочетаются с отдельными строительными блоками ДНК (илинуклеотиды) для создания двух копий каждой хромосомы, то есть копия каждой хромосомы попадает в каждую половину делящейся клетки, образуя две совершенно новые клетки.

Две дочерние хромосомы известны как сестринские хроматиды.

Однако сломанный теломер имеет липкий «свободный конец». Это отдельная нить ДНК, которая, как свободный конец рулона липкой ленты, может зацикливаться на себе или прилипать к другому поврежденному теломеру.

Ученые заметили, что клетка стареет только после того, как поврежденные теломеры двух сестринских хроматид навсегда слились во время деления клетки.

Можем ли мы предотвратить старение?

Исследование может иметь значение для предотвращения возрастных заболеваний.

В своей статье ученые делают вывод:

  • «Парадоксально, но наша работа показывает, что подавление опухоли, связанной со старением, за счет укорочения теломер требует необратимой нестабильности генома на уровне отдельной клетки, что предполагает, что вмешательства по восстановлению теломер в предстарении могут предотвратить старение и нестабильность генома». Старые клетки могут способствовать слабому воспалению или « воспалению », которое лежит в основе возрастных заболеваний.
  • «Мы думаем, что геномная нестабильность играет ключевую роль в активации воспаления, связанного со старением», - сказал профессор Родье в интервью Medical News Today .
  • «[Возможно], что терапия, направленная на защиту концов теломер до того, как произойдет слияние, предотвратит геномную нестабильность и старение», - сказал он. Однако клетки, содержащие дефектные теломеры, которые еще не слились, могут иметь другие характеристики, такие как измененная экспрессия гена, которые также играют роль в воспалении.
  • «Если они это сделают, то простой теломерной коррекции может быть недостаточно, чтобы полностью вернуть их к нормальному состоянию», - добавил профессор Родье.

Иоахим Лингнер, доктор философии, который возглавляет лабораторию Швейцарского федерального технологического института в Лозанне, Швейцария, которая изучает теломеры , высказал еще одно предостережение.

Укорочение теломер накладывает ограничение на количество раз, которое клетка может делиться.

Сперматозоиды и яйцеклетки - исключения из этого правила. В этих случаях фермент под названием теломераза восстанавливает теломеры, чтобы гарантировать, что полный рабочий геном перейдет к следующему поколению.

Раковые клетки - еще одно исключение, и они могут достичь «бессмертия», включив ген, производящий теломеразу.

«Теломераза активирована в 90% опухолей, что является причиной бессмертия рака», - сказал MNT профессор Лингнер.

По его словам, длина теломер человека также положительно коррелирует с вероятностью развития рака.

Таким образом, предотвращение укорочения теломер почти наверняка будет способствовать развитию рака.

«Таким образом, эта стратегия противодействия заболеваниям, связанным со старением, была бы чрезвычайно рискованной», - заключил профессор Лингнер.

Источник

Метки:



Читайте далее: