ДНК и преждевременное старение

09.05.2015

Все люди стареют по-разному, кто-то быстрее, кто-то медленнее, но, если брать в целом, признаки старости появляются у всех примерно в одном возрасте. За одним исключением: в том случае, если человек болен прогерией, стареть он начинает исключительно рано. У этой болезни есть два варианта, детский и взрослый, детский называется синдромом Хатчинсона-Гилфорда, взрослый - синдромом Вернера.

Дети с прогерией страдают от заболеваний, характерных для преклонного возраста: истончение и морщинистость кожи, облысение, сердечно-сосудистые болезни, нарушения жирового обмена, атеросклероз, проблемы с суставами и т. п. У них резко замедляется рост и развивается характерный внешний вид: большая голова, маленькое заострённое лицо, недоразвитая нижняя челюсть. В среднем больные детской формой прогерии живут не дольше 12-13 лет.

Люди со взрослым вариантом прогерии живут дольше, однако и у них возрастные изменения случаются намного раньше обычного - в 20 лет начинают седеть и выпадать волосы, к 30 годам развиваются катаракта, остеопороз, и другие заболевания, например, диабет, и обычно человек с синдромом Вернера не доживает до 60 лет. Известно, что, по крайней мере, в случае тяжёлой формы в клетках происходят во многом те же молекулярные изменения, что и при обычном старении, так что, если мы найдём способ тормозить прогерию, это, возможно, даст нам инструмент против старения вообще.

Секреты болезни можно было бы понять, понаблюдав за стволовыми клетками, которые получили от больных людей. Некоторое время назад исследователи из Института биологических исследований Солка смогли превратить кожные клетки детей с синдромом Хатчинсона-Гилфорда в аналог эмбриональных стволовых клеток, так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Далее с ними можно было ставить опыты, выясняя, что не так в стволовых процессах у больных прогерией. Но когда то же самое попытались сделать с клетками больных синдромом Вернера, ничего не вышло - их клетки оказались слишком повреждёнными болезнью, чтобы выдержать возврат в стволовое, недифференцированное состояние. Тогда Хуан Карлос Изписуа Бельмонте (Juan Carlos Izpisua Belmonte) вместе с коллегами из Китайской академии науки и Пекинского университета пошли по другому пути - они смоделировали прогерию в изначально здоровых клетках.

Известно, что синдром Вернера сопровождается мутациями в гене WRN, который задействован в процессах копирования и репарации ДНК. И вот, чтобы создать модель болезни, исследователи попросту поломали этот ген в стволовых клетках из эмбриона человека. Эмбриональные клетки по ходу развития превращаются в более специализированные разновидности, которые в дальнейшем могут дать начало той или иной ткани - например, в мезенхимальные стволовые клетки, "родоначальники" жировой ткани, хрящей и костей. В статье в Science авторы пишут, что, когда стволовые клетки с неработающим геном WRN превращались в мезенхимальные, они тут же начинали резко стареть: в их ДНК накапливалось много повреждений, они переставали делиться, и, наконец, у них сильно укорачивались теломеры. Так называют концы хромосом, которые при копировании ДНК защищают гены от повреждений, связанных с особенностями работы белковой копировальной машины. Длина теломер уменьшается с каждым делением клетки, и потому их считают чем-то вроде молекулярных часов, отмеряющих время жизни.

Однако у клеток с синдромом Вернера была ещё одна особенность, которая более всего привлекла внимание авторов работы. Известно, что ДНК в клеточном ядре находится в комплексе с белками. Некоторые из них выполняют какие-то текущие работы на тех или иных генах (например, синтезируют РНК), другие же играют структурную роль, поддерживая в упакованном состоянии довольно обширные фрагменты хромосом. Упакованная, структурированная часть ДНК называется гетерохроматином. И вот оказалось, что у больных клеток гетерохроматина очень мало - иными словами, ДНК при синдроме Вернера приходит в свободное, "растрёпанное" состояние.

То же самое можно наблюдать и при обычном старении: когда состояние хромосом сравнили у нескольких людей разного возраста, то увидели, что чем старше человек, тем хуже у него упакована ДНК в ядрах. Очевидно, при прогерии тот же процесс происходит быстрее и начинается раньше - возможно, что уже на ранних стадиях индивидуального развития. Почему неупорядоченное, неупакованное состояние хромосом может приводить к таким последствиям? Если какой-то ген находится в гетерохроматиновом виде, это значит, что он неактивен, выключен, находится в спящем состоянии. Если же упаковка слабеет, то у нас начнут включаться гены, которые должны молчать. Как раз такая ненужная активность может в совокупности приводить к старению. С другой стороны, известно, что в гетерохроматиновом, запечатанном виде находятся мобильные генетические элементы, которые прыгают в ДНК с места на место, вызывая тем самым нежелательные мутации.

Действительно ли общая распаковка и беспорядок в ДНК влечёт за собой все те изменения, характерные для стареющих клеток, и происходит ли так во всех случаях прогерии, как детской, так и взрослой, покажут дальнейшие эксперименты. Но, если всё и впрямь так, биологи смогут сосредоточиться на упаковке ДНК как потенциальной мишени для лекарств, которые помогли бы задержать старение - как преждевременное, так и обычное.

<< Назад: VL6180X - датчик расстояния, освещенности и жестов 09.05.2015

>> Вперед: Монитор Philips BDM3270QP 08.05.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Пересадка кожи без шрамов и рубцов 29.01.2003 Р. Редмонд с коллегами из Гарвардской медицинской школы в Бостоне (США) разработали новый способ пересадки кожи, который практически исключает образование шрамов и рубцов. Разработанный учеными клей после его облучения лучом зеленого лазера образует прочное соединение имплантируемых тканей. Лазерное излучение имеет небольшую мощность, поэтому оно всего лишь слегка нагревает место операции и не вызывает ожогов и других побочных эффектов. Единственным недостатком новой технологии, над устранением которого сейчас работают ученые, является сравнительно большое время, необходимое для проведения операции, - более 15 мин.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025