Статья подготовлена изданием Лаборант - журнал об аналитической химии. Подписывайтесь так же на наш телеграм-канал о научных новостях Клеточная биология.
Существует множество теорий старения, и ученые нашли различные способы измерения биологического возраста. Мутации, которые происходят в ДНК в результате воздействия различных факторов окружающей среды, таких как ультрафиолетовое излучение, сигаретный дым или загрязнение, или из-за мелких ошибок в естественных процессах, могут накапливаться с течением времени и приводить к заболеваниям, связанным со старением, раку или самому старению. Эпигенетические изменения также связаны со старением.
Ученые также показали, что старение у одного человека может происходить с разной скоростью в различных органах. Исследователи теперь обнаружили одну из причин этой вариации в старении среди определенных органов, таких как печень. Работа показала, что генетические мутации, возникающие в ДНК, которая не кодирует белки, могут накапливаться в тканях, таких как печень или почки, которые регенерируют немного медленнее, чем некоторые другие органы; эти мутации в не кодирующей ДНК могут оставаться незамеченными, но также нарушать деление клеток. Эти выводы были опубликованы в журнале Cell.
Клетки, подвергшиеся старению, могут в какой-то момент прекратить делиться и войти в состояние, называемое сенесценцией. Это может происходить по разным причинам, например, из-за теломер (колпачков, защищающих концы хромосом), которые слишком короткие, или мутаций, возникающих в генах, связанных с делением клеток. Эти сенесцентные клетки, которые не могут делиться, также часто теряют функциональность и, как правило, больше влияют на печень или почки, чем на кишечник или кожу.
Ткани, которые часто контактируют с окружающей средой, также, как правило, обновляются чаще, например, кожа. Но клетки печени или почек могут делиться всего несколько раз в год. Когда клетки делятся, геном должен быть реплицирован. Клетки имеют способы обнаружения и исправления генетических мутаций, но некоторые мутации, такие как те, которые находятся в не кодирующей ДНК, могут быть пропущены процессом восстановления, или сам механизм восстановления может быть нарушен.
В этом исследовании ученые разрушали клетки печени в модели мышей, чтобы оценить клетки печени или гепатоциты в процессе их пролиферации. Исследователи картировали место начала репликации ДНК в гепатоцитах и обнаружили, что эти места всегда находились в не кодирующих областях генома. Репликация также была более эффективной у молодых по сравнению со старыми мышами.
«Эти не кодирующие области не подвержены регулярной проверке на ошибки и поэтому накапливают повреждения с течением времени. После удаления печени у молодых мышей повреждений все еще мало, и репликация ДНК возможна. Наоборот, когда эксперимент проводится у старых мышей, чрезмерное количество ошибок, накопленных с течением времени, вызывает срабатывание системы тревоги, которая предотвращает репликацию ДНК», — объяснил первый автор исследования Джакомо Россетти, научный сотрудник Университета Женевы (UNIGE).
Остановка репликации ДНК прекращает пролиферацию, и клетки становятся нефункциональными и сенесцентными.
Исследование может объяснить, почему ткани, которые не делятся и не обновляются так часто, как другие ткани, могут стареть быстрее, чем ткани, которые пролиферируют значительно быстрее, такие как кишечник или кожа. Клетки, которые долгое время остаются в состоянии покоя, могут нести скрытые повреждения в не кодирующих частях своих геномов, которые в конечном итоге препятствуют репликации. Клетки, которые обновляются часто, однако, сохраняют эффективность.
«Наша модель предполагает, что, исправляя скрытые повреждения ДНК до того, как запустится репликация, можно избежать определенных аспектов старения. Именно на этой новой рабочей гипотезе мы сосредоточим наши усилия», — отметил соавтор исследования Танос Халацонетис, профессор факультета науки UNIGE.
Источники: Университет Женевы, Cell
Статья подготовлена изданием Лаборант - журнал об аналитической химии. Подписывайтесь так же на наш телеграм-канал о научных новостях Клеточная биология.
