Ученые из Рокфеллеровского университета раскрыли механизм, который заставляет стареющие клетки прекращать деление. Исследование показало, что ключевую роль в этом процессе играет белок ATM-киназа, а уровень кислорода в окружающей среде способен существенно менять его активность.
Читайте: Россиянам готовят новые запреты: что изменится уже в ближайшее время
Работа опубликована в журнале Molecular Cell. Исследовательская группа под руководством Титии де Ланге установила, что при критическом укорочении теломер — концевых участков хромосом — клетка воспринимает их как поврежденную ДНК и запускает программу остановки деления. Этот механизм, известный как репликативное старение, считается одним из естественных способов защиты организма от развития опухолей.
Ученые выяснили, что именно ATM выполняет роль основного сигнала тревоги в клетке и контролирует остановку клеточного цикла. При блокировке этого белка уже прекратившие деление клетки вновь начинали размножаться. При этом увеличение количества белка TRF2, который защищает теломеры, позволяло клеткам избежать запуска программы старения.
Исследователи также нашли объяснение тому, почему клетки в лабораторных условиях стареют быстрее, чем в более естественной среде. Обычно эксперименты проводят при концентрации кислорода около 20%, однако в тканях человека его уровень ближе к 3%. Оказалось, что высокий уровень кислорода делает ATM чрезмерно чувствительным к укорочению теломер.
При содержании кислорода около 3% клетки продолжали делиться даже при значительном сокращении теломер. После переноса таких клеток в условия с 20% кислорода ATM начинала активно реагировать на повреждения и запускала процесс старения.
Причина различий связана с химическими изменениями внутри молекул ATM. При низком уровне кислорода в клетках увеличивается количество активных форм кислорода, что приводит к появлению дисульфидных связей между белками ATM. В результате измененный белок хуже реагирует на повреждения ДНК и сокращение теломер.
Тития де Ланге отметила, что использование стандартной лабораторной атмосферы фактически означает изучение ATM в состоянии повышенной активности. При этом ученая не предлагает полностью переходить на условия с низким содержанием кислорода, но считает необходимым проверять результаты исследований при более физиологичных показателях около 3%.
Полученные данные могут иметь значение для изучения раковых заболеваний. Многие опухоли развиваются в условиях недостатка кислорода, где активность ATM снижена. Это позволяет злокачественным клеткам сохранять жизнеспособность даже при крайне коротких теломерах.
Авторы исследования считают, что восстановление работы ATM в таких условиях потенциально может вернуть опухолевые клетки в состояние старения и ограничить их дальнейшее развитие.
Читайте также: