Компактность ядрышка клетки может быть ключом к борьбе со старением

Секрет клеточной молодости может зависеть от поддержания малого размера ядрышка — конденсированной структуры внутри клеточного ядра. К такому выводу пришли исследователи из Weill Cornell Medicine, изучив дрожжи — модельный организм, удивительно похожий на человека на клеточном уровне.

Исследование, опубликованное 25 ноября в Nature Aging, может привести к новым методам продления жизни. Оно также установило "таймер смертности", показывающий, сколько времени осталось жить клетке.

"Старение — это самый высокий фактор риска для таких заболеваний, как рак, сердечно-сосудистые и нейродегенеративные болезни", — сказала профессор Джессика Тайлер. Лучший подход — разработать терапию, которая задержит наступление болезней, предотвращая лежащие в их основе молекулярные дефекты. Ключ может находиться в ядрышке.

Маленькие упаковки

Ядрышко изолирует рибосомную ДНК (рДНК), которая кодирует РНК-компоненты рибосом. рДНК — одна из самых хрупких частей генома из-за своей повторяющейся природы. У организмов от дрожжей до человека ядрышки расширяются при старении. С другой стороны, анти-эйдж-стратегии, такие как ограничение калорий, приводят к уменьшению ядрышек.

Доктор Тайлер и доктор Х. Игнасио Гутьеррес предположили, что поддержание малого размера ядрышка может замедлить старение. Чтобы проверить это, они создали искусственный способ закрепления рДНК к мембране, окружающей ядро дрожжевых клеток, что позволило контролировать её якорение.

"Преимущество нашей системы в том, что мы могли изолировать эффект размера ядрышка от всех других эффектов анти-эйдж стратегий", — сказал доктор Гутьеррес.

Исследователи обнаружили, что закрепление ядрышка достаточно для поддержания его компактности, и маленькие ядрышки задерживали старение примерно в той же степени, что и ограничение калорий.

Последние моменты

Интересно, что ядрышки расширялись нелинейно на протяжении жизни клетки. Они оставались маленькими большую часть жизни дрожжей, но при достижении порогового размера внезапно начинали быстро расти. Клетки выживали в среднем всего около пяти делений после прохождения этого порога.

"Когда мы увидели, что рост нелинейный, мы поняли, что происходит нечто действительно важное", — сказал доктор Гутьеррес. Преодоление порога служит таймером смертности, отсчитывающим последние моменты жизни клетки.

В тестах команда обнаружила, что крупные ядрышки имели менее стабильную рДНК, чем маленькие. Когда структура велика, белки и другие факторы, обычно исключаемые из ядрышка, получают доступ внутрь. Ядрышко становится "протекающим", пропуская молекулы, которые могут нанести ущерб хрупкой рДНК.

"Весь смысл конденсатов в разделении биологических реакций для эффективной работы. Но когда другие белки проникают в ядрышко, это приводит к нестабильности генома, что запускает конец жизненного цикла", — объяснила доктор Тайлер.

Далее исследователи планируют изучить влияние ядрышка на старение в человеческих стволовых клетках. Учёные надеются использовать знания, полученные в этом проекте, чтобы продлить жизнь стволовых клеток.

"Я был взволнован, что мы смогли связать структуру ядрышка с процессом репарации таким образом, который может быть консервативен от дрожжей до человека", — сказал доктор Гутьеррес.