Ученые из австралийского Университета Маккуори (Австралия) обнаружили, что белок, ранее известный по своей вспомогательной роли в клетках, способен естественным образом восстанавливать поврежденную ДНК. Это открытие может стать прорывом в борьбе с возрастными нейродегенеративными заболеваниями — такими как болезнь Альцгеймера, Паркинсона, моторно-нейронная болезнь (MND) и другие. Результаты опубликованы в журнале Aging Cell.
Центром внимания исследования стал белок под названием дисульфидизомераза (PDI). Обычно он находится в цитоплазме клеток — желеобразной среде, где участвует в формировании других белков. Однако исследователи выяснили, что PDI может проникать в ядро клетки — туда, где хранится ДНК — и участвовать в ее восстановлении.
Как поясняет нейробиолог доктор Сина Шадфар из Исследовательского центра двигательных нейронов:
«Каждый день ДНК в наших клетках получает тысячи микроповреждений — из-за естественных процессов, загрязнений или, например, ультрафиолета. С возрастом механизмы восстановления ослабевают, и повреждения накапливаются, особенно в клетках мозга».
Это особенно критично, потому что зрелые нейроны не делятся и не обновляются, в отличие от других клеток тела. Без возможности замены поврежденных клеток мозг становится особенно уязвимым к возрастной деградации. Утрата таких нейронов — основная причина когнитивных и двигательных нарушений при нейродегенеративных заболеваниях.
Ранее было непонятно, почему PDI периодически появляется в ядре клетки. В этом исследовании впервые доказано, что он выполняет ключевую функцию — работает как «клей», соединяя разорванные участки ДНК, как в делящихся, так и в неделящихся клетках, включая нейроны.
Чтобы доказать это, команда удалила PDI из клеток человека и мозга мышей с поврежденной ДНК. В результате клетки утратили способность к самовосстановлению. Однако при повторном введении белка эта способность восстановилась. Аналогичный эффект наблюдали и в экспериментах с рыбками-зебрами: активация PDI защитила их от возрастного разрушения ДНК.
Теперь исследователи разрабатывают генную терапию на основе PDI — в том числе с использованием мРНК (технология, аналогичная вакцинам от COVID-19), чтобы направленно активировать этот белок в нужных участках мозга. Потенциально такая терапия может предотвращать или замедлять старение и развитие нейродегенеративных заболеваний.
«Клетки мозга особенно уязвимы, и мы хотим вмешиваться раньше, до того, как произойдет необратимое разрушение», — объясняет доктор Шадфар.
«Наша цель — предотвратить или остановить развитие этих разрушительных состояний».
Важное открытие для медицины
Смертность от MND за последние 30 лет увеличилась на 250%, а количество случаев деменции, включая болезнь Альцгеймера, по прогнозам, более чем удвоится к 2041 году. Возможность восстановления ДНК в стареющих нейронах — реальный шанс изменить подход к лечению и профилактике таких заболеваний.
Интересно, что у PDI есть и темная сторона. В онкологии его высокая активность помогает опухолевым клеткам защищаться от терапии. Поэтому ученые планируют использовать PDI выборочно: усиливать его восстановительные функции в здоровых клетках и, наоборот, блокировать его в раковых.
«PDI — как двойной агент», — говорит Шадфар. — «В здоровых клетках он спасает, в опухолях — помогает злу. Понять, как он работает, значит научиться его контролировать».
Обнаружен белок, который увеличивает продолжительность жизни
Найден молекулярный переключатель режима очистки мозга во сне
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram