29.08.2019
Ученым удалось обнаружить, на какой стадии жизненного цикла клеток происходят изменения в ДНК, ассоциированные со старением.
Причины и механизмы биологического старения большинство геронтологов связывают о накоплением с годами в клетках организма генетических нарушений, которые снижают способность клеток к восстановлению критических повреждений ДНК. Группа российских цитологов и геронтологов обнаружила ранее неизвестную закономерность, которая проливает свет на клеточные механизмы старения. Исследования проводились в первую очередь с целью найти верные направления поисков «лекарства от старости». Работа опубликована в журнале Aging.
Авторы изучали процессы восстановления клеток на примере фибробластов, расположенных в среднем слое кожи. Сравнивая множество показателей биологических образцов, полученных от доноров различного возраста, ученые определяли степень влияния некоторых клеточных процессов на механизмы старения организма.
Мы искали связь возраста человека и его кожи с накоплением в фибробластах критических повреждений ДНК особого вида, так называемых двунитевых разрывов, — рассказал один из авторов работы Андреян Осипов, профессор РАН, старший научный сотрудник лаборатории разработки инновационных лекарственных средств МФТИ.
В качестве маркеров двунитевых разрывов ДНК в клетках человека радиобиологи чаще всего используют фокусы фосфорилированного гистона γH2AX, которые формируются в областях хроматина, прилегающих к двунитевому разрыву. Однако обнаружить корреляцию количества этих фокусов в активно пролиферирующих клетках с возрастом человека до сих пор никому не удавалось. Пролиферацией биологи называют разрастание ткани организма путём размножения клеток делением.
Дело в том, что в популяциях пролиферирующих клеток, с которыми работают большинство ученых, обычно имеются клетки, пребывающие на разных стадиях клеточного цикла. Некоторая часть клеток находится на стадии синтеза ДНК, в так называемой S-фазе, когда хоть и образуется множество двунитевых разрывов, но потом они корректно репарируются. Поэтому если в таких обстоятельствах анализировать маркеры разрывов, то можно обнаружить корреляцию только с клеточной пролиферативной активностью, которая от возраста донора практически не зависит. В результате ученые впервые в мире обнаружили совершенно четкую и однозначную зависимость количества двунитевых разрывов в покоящихся фиброластах кожи от возраста доноров.
На рисунке: процедура деления клеток в самом общем виде напоминает процесс размножения макроорганизмов. Первым делом клетке нужно подготовиться к размножению: эта стадия называется интерфазой. Она делится на следующие составляющие, традиционно обозначаемые латинскими буквами и цифрами: G0 — фаза «покоя». Клетка просто живет и пока не собирается делиться. На этой фазе ее называют «покоящейся», или «отдыхающей»; G1 — начинается синтез клеточных компонентов; S — самая интересная в контексте данной работы фаза: здесь происходит синтез (репликация) ДНК клеточного ядра; G2 — подготовка к митозу — и, наконец, собственно митоз, деление клетки на две новые. Дизайнер Елена Хавина/пресс-служба МФТИ
Обнаружение этой зависимости позволит в будущем создать метод антивозрастной терапии, основанный на повышении эффективности репарации двунитевых разрывов. Добиться последнего в будущем, возможно, удастся с помощью методов генной инженерии или подбора химических соединений, влияющих на соответствующие процессы.
В исследовании принимали участие ученые из Московского физико-технического института, Института стволовых клеток человека, Федерального медицинского биофизического центра имени А. И. Бурназяна, Института биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН, Института химической физики имени Н. Н. Семёнова РАН, Национального медицинского исследовательского центра онкологии имени Н. Н. Блохина, Национального медицинского исследовательского центра реабилитации и бальнеологии Министерства здравоохранения, Института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН, Института молекулярной биологии имени В. А. Энгельгардта РАН и Института биофизики клетки РАН. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда и Министерства образования и науки РФ.
Пресс-служба МФТИ
Нет комментариев