Учёные открыли новый клеточный механизм, регулирующий старение и фертильность

Исследование, проведённое в Институте молекулярной биологии и биотехнологии (IMBB) Фонда исследований и технологий (FORTH) и опубликованное в журнале Nature Aging, раскрывает фундаментальный механизм контроля качества в клетках, который защищает целостность и функцию ядра. Поддерживая ядерный гомеостаз, этот молекулярный механизм критически важен для продления жизни и поддержания фертильности.

Учёные IMBB под руководством профессора Нектариоса Тавернаракиса обнаружили, что рециклинг ядерных и ядрышковых компонентов посредством аутофагии замедляет старение соматических клеток и поддерживает бессмертие половых клеток (герм-клеток), необходимых для размножения.

В ходе старения и в раковых клетках ультраструктура ядра резко меняется. Прогрессирующее ухудшение архитектуры ядра — общая черта прогерии и многих возрастных расстройств. Кроме того, прогероидные синдромы и само старение сопровождаются выраженным увеличением ядрышка, тогда как малый размер ядрышка ассоциируется с долголетием. Механизмы этих изменений оставались неясными.

Сохранение ультраструктуры ядра и рециклинг ядерного материала критичны для гомеостаза. За это отвечает нуклеофагия — селективный тип аутофагии, который служит механизмом контроля качества ядра. Однако её роль в поддержании структуры ядра при старении была неизвестна.

Используя модельные организмы — нематоду Caenorhabditis elegans и мышь — исследователи установили, что гигантский ядерный белок-якорь Nesprin-2 (и его ортолог у нематоды ANC-1) является ключевым регулятором нуклеофагии.

Nesprin-2/ANC-1:

• Поддерживает малый размер ядрышка, что характерно для различных режимов продления жизни.
• Предотвращает аномалии формы ядра и накопление ламина.
• Обеспечивает очистку (clearance) дефектных герм-клеток C. elegans в гонаде во время их дифференцировки.

Нарушение этого пути очистки приводит к образованию опухолеподобных структур в герм-линии нематоды и прогрессирующему бесплодию в течение нескольких поколений — явлению смертности герм-линии.

Аналогично, генетическое нокдаун-подавление Nesprin-2 у самок мышей вызывает карциномы яичников, что указывает на эволюционную консервативность механизма. Полиморфизмы в человеческом гомологе Syne2 связаны с бесплодием у женщин.

Таким образом, селективная аутофагия ядерного материала — важный фактор старения соматических клеток и бессмертия герм-линии в условиях стресса. Нуклеофагия интегрирует разнообразные физиологические сигналы, влияя на архитектуру ядра, и является нижестоящим эффектором (downstream effector) сигнального пути инсулина/IGF1 и диетического ограничения на старение.

Нарушение рециклинга ядерного материала через нуклеофагию снижает устойчивость к стрессу, подрывает долголетие организма и запускает прогрессирующую смертность герм-линии. Нуклеофагия — это механизм, способствующий молодости и задерживающий старение в условиях стресса, сохраняя архитектуру ядра и предотвращая расширение ядрышка.