0
26451
Газета Наука Печатная версия

21.03.2023 20:12:00

Ученые сделали очередной шаг в понимании механизмов старения

Сколько длится век теломеры

Игорь Лалаянц

Об авторе: Игорь Эруандович Лалаянц – кандидат биологических наук.

Тэги: биология, анатомия, старость, старение, теломеры


биология, анатомия, старость, старение, теломеры ДНК (красно-синяя спираль), отделяющаяся от хромосомы. На информационную РНК (розовая) «садятся» желтые спирали рибосом. Иллюстрация Physorg

Теломерами называют концевые участки хромосом. Они служат своеобразным «убежищем», в котором находят защиту концы хромосом от неминуемого разрушения ферментами-рестриктазами. Последние буквально кромсают наши ДНК. Как следствие – происходит «слипание» (joint) концов хромосом, нарушающее их правильную сепарацию при делении клеток, что, в свою очередь, ведет к анэуплоидии, то есть к нарушению числа хромосом в дочерних клетках. Этот феномен наблюдается при некоторых заболеваниях. Возникают также и транслокации концевых участков хромосом, в результате образуются укороченные или, наоборот, удлиненные хромосомы.

Аффикс -аза в термине «рестриктаза» указывает на энзим-фермент (например, РНК и ДНК-полимераза – фермент их синтеза-полимеризации). Теломераза представляет собой большой ферментный комплекс. Академик РАН Ольга Донцова отмечала в прошлом году, что теломераза активна в стволовых клетках, которые живут в защищенных клеточных нишах, «и по мере старения эта активность падает». Впервые теломеразы были «нащупаны» в конце 70-х. А Нобелевскую премию за раскрытие их структуры и функции дали лишь в 2009 году.

Началось все с наблюдения калифорнийца Леонарда Хейфлика, который обратил внимание на то, что клетки даже в самых благоприятных условиях могут делиться всего 60–70 раз, после чего умирают, подвергаясь генетически запрограммированной смерти – апоптозу. С каждым клеточным делением кусок ДНК длиной 200–300 букв генетического кода отсекается. По достижении определенного лимита теломеры с укороченной ДНК подают сигнал внутриклеточным органеллам – митохондриям (последние вырабатывают энергетическую «валюту» клетки – молекулу АТФ). Хорошо известно, что именно митохондрии отвечают в клетке за апоптоз. Митохондрии – это, по сути, глобальный регулятор клеточной жизни и ее смерти.

Ольге Донцовой удалось показать наличие в РНК теломеры так называемой ORF (Open Reading Frame), или открытой рамки считывания, возможно, кодирующей белок. Его удалось синтезировать и даже получить реагирующие на него антитела, что говорит о его важной функции. Академик отметила, что «теломеразу можно включать очень ограниченно», при этом у лабораторных мышей, на которых проводились соответствующие эксперименты, значительно увеличилась продолжительность жизни.

И вот уже в нынешнем году исследователи из Университета Северной Каролины в г. Чепл-Хилл уточнили в журнале «Труды АН США» (PNAS), что имеется в виду. Речь идет об открытии теломерного протеина. Статья ученых называется «Теломерная РНК млекопитающих (TERRA) кодирует белки с повторяющимися дипептидами VR и GL».

Сокращение TERRA означает теломерную РНК с повторами (repeats). Помимо апоптоза повторы определяют наш биологический возраст, который может не совпадать с паспортным. Максимально возможная их концентрация в крови отмечается у детей с прогерией – болезнью ускоренного старения организма. Авторы считают, что открытие белков с указанными повторами углубляет наше понимание старения и клеточной коммуникации, а также идентифицирует еще один механизм рака.

Свою лепту внесли и сотрудники Института биоисследований в калифорнийском г. Ла-Джолла, которые выявили новый иммуносенсор в виде протеина ZBP, связывающегося с ДНК. Именно он обеспечивает сигнал, идущий от теломер к митохондриям при развитии кризиса репликации. В Ла-Джолле показали, что ZBP, ассоциированный с указанным кризисом, активирует ДНК STING’a (иммунного STimulator of INterferon Gene), определяющего воспаление, клеточный иммунитет и подавление раковых клеток. Действует ZBP в связке с TERRA хромосомных теломер, что еще раз показывает их значение для жизнедеятельности клеток. Вместе они образуют олигомеры – нити-филаменты с повторяющимися звеньями на поверхности митохондрий. А те, в свою очередь, активируют очень важный сигнальный протеин митохондриальной антивирусной защиты, требующей энергии АТФ (MAVS – Mitochondrial AntiViral Signal).

Связь двух систем способствует быстрому усилению жизненно важного сигнала, запускающего синтез интерферона. Кстати, в университете Брно ранее было установлено, что TERRA не только защищает теломеры от эрозии, но и «рекрутирует» RAD-рекомбиназу – фермент починки разрывов цепей ДНК.

В норме мы даже не замечаем таких сложных молекулярных взаимодействий, только при мутациях. К таким последствиям привело, казалось бы, далекое от жизни наблюдение Хейфлика, постулировавшего клеточную смерть после достижения репликативного лимита.


Читайте также


Трудолюбивый везунчик Пауль Эрлих

Трудолюбивый везунчик Пауль Эрлих

Михаил Стрелец

Миллионы землян благодарны великому микробиологу за его изобретение

0
3666
Жизнь прячется в ионных каналах

Жизнь прячется в ионных каналах

Игорь Лалаянц

Биологи исследуют микробиом как триггер важных процессов в организме человека

0
3659
Чего не знал про агрессию Зигмунд Фрейд

Чего не знал про агрессию Зигмунд Фрейд

Игорь Лалаянц

Элегантная нематода оказалась удобной моделью для изучения функционирования нейронов

0
2075
Ученые установили автора «кембрийского взрыва»

Ученые установили автора «кембрийского взрыва»

Игорь Лалаянц

Глазная сетчатка может «зажечь» целый каскад физико-химических реакций в мозге в ответ на один фотон

0
1506

Другие новости