batrachospermum (batrachospermum) wrote,
batrachospermum
batrachospermum

Category:

Стареющая хромосома скукоживается, словно бабуся

Пока вы сидите у окошка, оплакивая свою старость, клетки вашего тела тоже претерпевают жизненные циклы, тоже состариваются. Но плакать им некогда: клеточное старение – это важный рабочий процесс, направленный на поддержание здоровья вашего организма. Звучит парадоксально, но представьте, что клетки все время будут молодыми, способными к бесконечному делению. В фантастическом варианте вы попросту станете наращивать телеса, пока не покроете своим слоевищем всю доступную территорию. На практике же такие лихие и неконтролируемые деления порождают рак. Поэтому очень даже неплохо, что порядочные клетки знают предел своих делений и старятся почтенно во благо целого.

На уровне генома клеточное старение характеризуется радикальными изменениями в структуре хроматина – вещества хромосом, состоящего из ДНК, РНК, белков. Известно, например, что конденсированный хроматин центромеры (участка хромосомы, где сходятся все ее плечи) с возрастом становится менее конденсированным. А что же в плечах? В попытке понять трехмерную организацию хроматина престарелых клеток команда Николы Неретти из Университета Брауна (США) изучила стареющие плечи хромосом и обнаружила кое-что интересное.


3D-модели 18-й хромосомы человека, полученные по результатам метода Hi-C. Слева – молодая, справа – пожилая.

Ученые применили метод Hi-C, который позволяет определить, насколько близко друг к другу внутри ядра располагаются отдельные участки генома. Так они выяснили, что в процессе старения человеческих фибробластов растет число «близостей» (на таких расстояниях расположены соседние участки на хромосоме), но снижается число «дальностей» (на таких расстояниях расположены локусы, не являющиеся соседними). Иными словами, стареющие хромосомы сжимаются в объеме! Результат был подтвержден с помощью флуоресцентных ДНК-меток, которые связываются с хромосомной ДНК и подсвечивают ее, позволяя увидеть объем, который занимает хромосома. В старых клетках хромосомы действительно оказались меньше.

Интересно отметить, что в 2013 году было выявлено почти полное отсутствие геномных «дальностей» в фибробластах больных детской прогерией (синдром Хатчинсона-Гилфорда, генетически обусловленное преждевременное старение). Таким образом, изменение хромосом при этом синдроме представляет собой экстремальный вариант обнаруженного скукоживания.

А вот если мы посмотрим на клеточные ядра, то увидим, что у пожилых клеток их объем, напротив, значительно больше, чем у молодых, – более чем в два раза. Противоречия здесь нет: хроматин занимает всего 15% объема ядра, а большая часть ядра занята всякими белками, и в клеточной старости их количество возрастает почти вдвое.

Также авторы с помощью ДНК-меток увидели рост объема у хроматина центромер (что логично, если вспомнить, что он менее конденсирован в старых клетках) и в некоторых других участках хромосом. То есть на фоне общей старческой компактизации хромосом отдельные их участки, наоборот, распушаются, и расположенные на них гены высвобождаются для экспрессии, активизируются. И вероятно, среди них есть те самые, что определяют клеточную «менопаузу», запрещают стареющей клетке делиться, готовят ее к смерти.

В некотором роде результаты льют воду на мельницу ученых, которые считают старение строго контролируемым и генетически запрограммированным процессом. «Наглядно продемонстрированные в данной работе изменения структуры хроматина вполне могут свидетельствовать о том, что по мере старения клетки у нее происходит отключение одних и включение других генов, – комментирует исследование биолог Максим Скулачев (SKQ-Project). – Однозначно сказать, где здесь причина, а где следствие, пока сложно. Но уже вполне понятна схема экспериментов, которые могли бы ответить на этот вопрос». И хотя старение всего организма – не то же самое, что клеточное старение, что-то запрограммированное, похоже, есть в обоих процессах, добавляет он.

На уровне организма эти процессы неминуемо приводят к прекращению обновления тканей, ослаблению мускулатуры, хрупкости костей, морщинам. Задача биологов – найти способ остановить старение клеток, не затронув при этом их благие антираковые начинания. Бабуси-хромосомы малы, но мудры. В погоне за молодостью важно эту мудрость сохранить.

По материалам: The Scientist
Научная статья: Science Advances (Criscione et al., 2016)
Tags: Витаскоп, клетки и гены
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments