Как концы хромосом влияют на клеточное старение

Исследуя процессы на концах хромосом, группа учёных из Гейдельберга раскрыла важный механизм, способствующий лучшему пониманию клеточного старения. Учёные сосредоточились на длине теломер — концевых участков хромосом, которыми можно экспериментально манипулировать. Их работа, проведённая в Центре молекулярной биологии Гейдельбергского университета (ZMBH), открывает новые подходы к разработке терапий для борьбы с потерей ткани и отказом органов, связанными со старением клеток (сенесценцией). Результаты также могут быть значимы для лечения рака. Они были опубликованы в журнале Nature Structural & Molecular Biology.

Теломеры играют ключевую роль в защите ДНК хромосом от деградации. «Их можно сравнить с пластиковыми наконечниками на шнурках. Без них концы шнурков изнашиваются, и в итоге весь шнурок перестаёт нормально функционировать», — объясняет доктор Брайан Люк.

Известно, что теломеры укорачиваются при каждом делении клетки и в итоге становятся настолько короткими, что больше не могут защищать хромосомы. Незащищённые концы хромосом посылают сигналы, останавливающие дальнейшее деление клетки — это состояние называется «сенесценцией». Сенесцентные клетки накапливаются с возрастом, что может способствовать потере ткани и отказу органов. «При некоторых заболеваниях у пациентов уже при рождении очень короткие теломеры, и в результате они испытывают серьёзную потерю ткани и дисфункцию органов в раннем возрасте», — говорит учёный.

Исследовательская группа доктора Люка обнаружила, что включение или выключение транскрипции (процесса синтеза РНК на матрице ДНК) на теломерах может резко влиять на их длину. Молекулярные биологи Беттина Балк и Андре Майхер показали, что ключевым регулятором, управляющим изменениями длины теломер, является сама РНК, особенно когда она связывается с теломерной ДНК, образуя так называемую «гибридную молекулу РНК-ДНК».

«Мы экспериментально изменили количество гибридов РНК-ДНК на концах хромосом. Таким образом, мы можем напрямую ускорять или замедлять скорость клеточного старения, воздействуя на длину теломер», — объясняет Беттина Балк. По словам Андре Майхера, это может быть первым шагом к теломер-направленной терапии потери ткани или отказа органов.

Этот подход также значим для раковых клеток, которые не стареют и считаются бессмертными. «Контроль длины теломер на основе транскрипции, следовательно, может быть применим и для лечения рака», — подчёркивает доктор Люк.