Растения раскрывают секреты долголетия: найден «недостающий элемент» теломеразы

Самое старое живое существо на Земле — растение, сосна остистая межгорная (Pinus longaeva) по имени Мафусаил, возраст которой превышает 5000 лет. В то время как животные живут лишь несколько сотен лет, возникает вопрос: можем ли мы научиться у растений долголетию?

Впервые группа учёных под руководством Джулиана Чена из Университета штата Аризона и Дороти Шиппен из Техасского университета A&M расшифровала детальную структуру и функцию RNA-компонента фермента теломеразы у наземных растений. Это открытие, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает связь между теломеразой инфузорий (прудовых микроорганизмов) и человека, предлагая новое понимание эволюции этого фермента у эукариот.

Молекулярные часы старения

Теломеры — защитные «колпачки» на концах хромосом, состоящие из повторяющихся последовательностей ДНК. При каждом делении клетки теломеры укорачиваются, что служит «молекулярными часами», отсчитывающими предел делений (предел Хейфлика). Когда теломеры становятся слишком короткими, клетка теряет способность делиться, что связано со старением, слабостью и отказом органов.

Фермент теломераза противостоит этому процессу, достраивая теломеры, добавляя повторяющиеся последовательности ДНК (у человека — GGTTAG), тем самым продлевая жизнь клетки. Активность теломеразы в стволовых клетках лишь замедляет, но не останавливает старение, что со временем приводит к истощению пула стволовых клеток и ухудшению регенерации тканей.

«Недостающее звено» эволюции

Теломераза состоит из двух ключевых компонентов: белковой каталитической субъединицы и RNA-молекулы, которая служит матрицей для синтеза ДНК. RNA-компонент теломеразы сильно различается у разных видов, и его идентификация у растений была сложной задачей. Ранее был ошибочно определён другой RNA-компонент.

Новое исследование показало, что RNA теломеразы наземных растений сочетает в себе черты RNA теломеразы инфузорий и человека, являясь тем самым «недостающим звеном» в эволюционной цепи.

Теломераза: между омоложением и раком

Понимание работы теломеразы открывает перспективы для борьбы со старением и лечения связанных с ним заболеваний, таких как дискератоз врождённый, апластическая анемия и идиопатический лёгочный фиброз. Эти болезни связаны с мутациями, ускоряющими укорочение теломер, что напоминает преждевременное старение.

Однако активация теломеразы — палка о двух концах:

• С одной стороны, она может омолодить стареющие клетки и вылечить болезни.
• С другой — раковые клетки используют теломеразу для поддержания своего бесконтрольного роста.

Поэтому будущие терапии должны быть направлены на точечную активацию теломеразы только в стволовых клетках, избегая воздействия на соматические клетки (которые составляют большую часть тела и в норме не имеют активности теломеразы), чтобы не повышать риск развития рака.

Итог: Изучение растительной теломеразы открывает новые пути для направленной регуляции человеческого фермента, что может привести к созданию инновационных терапий против старения и рака.