Бессмертие: возможно ли оно?

Клетка человека конечна, она может менять форму, замедлять темп развития, но  делиться может определенное количество раз, после чего наступает так называемое явление "клеточное старение".

Биологам известно, что клеточные "часы" - это структуры на концевом участке хромосом, известные как теломеры. Они ведут гибельный отсчет времени жизни клетки.

До сих пор ученые не определили, как "часы" сообщают о наступлении смерти клетки.

В исследовании, проведенном командой во главе с Яном Карлседером (Jan Karlseder), Институт биологических исследований Солка, сообщается, что пока  клетки стареют, и изнашиваются теломеры, их ДНК претерпевают значительные изменения. Эти изменения, вероятно, и есть причина того, что мы называем "старение".

"До этого исследования мы знали, что теломеры с делением клетки становятся короче, и что, когда они достигают критической длины, клетки прекращают деление или умирают, - сообщает Карлседер, адъюнкт-профессор лаборатории молекулярной и клеточной биологии. - Что-то должно передавать локальные  сигналы на концевом участке хромосомы к ядру. Здесь много неясностей".

Гистоны белков связывают линейные нити ДНК и сжимают их в комплексы ядер, именуемые хроматинами.

Ян Карлседер и ученый Родди О'Салливан стали изучать эту проблему путем сравнения уровня белков, называемых гистонов, в молодых клетках (делились 30 раз), с клетками "позднего среднего возраста" (у них уже было 75 делений и были близки к старению, наступающему в 85 делений). Гистоны белков связывают линейные нити ДНК и сжимают их в комплексы ядер, именуемые хроматинами.

Карлседер и О'Салливан обнаружили, что стареющие клетки вырабатывали меньше гистонов белка, чем молодые. "Мы были удивлены, обнаружив, что уровень гистонов снижается со старением клетки, - пишет О'Салливан. - Эти белки необходимы всему геному, и поэтому любое событие, которое нарушает их выработку, влияет на стабильность всего генома".

Затем группа исследователей провела продолжительные опыты, в которых сравнивались гистоны молодых и стареющих клеток, и доказала, что серьезные различия в численности и разнообразии гистонов наблюдались на каждом этапе процесса деления. 

О'Салливан называет стандартной моделью гистона молодых клеток  - "счастливый, здоровый хроматин". В отличие от него, стареющие клетки, по всей видимости, испытывают стресс, они дублируют свои хромосомы в ходе подготовки к делению, и у них возникают трудности в восстановлении "здорового" хроматина по завершении деления.

Сравнение моделей гистонов в клетках, взятых у людей 9-ти и 92-лет, говорит о резко противоположных тенденциях в клеточных линиях. "Эти ключевые эксперименты позволяют предположить, что то, что мы наблюдаем в культуре клеток в лабораторных условиях, на самом деле происходит в живых организмах и имеет отношение к старению населения", - говорит Карлседер.

Начало заболевания, связанное со старением, такого как рак, объясняется в значительной мере ДНК-, или генетическим, поражением клетки. Но это исследование предполагает, что старение само по себе бесконечно сложный процесс: что прогрессирующее сокращение теломер ускоряет хромосомное  старение путем изменения связи генов с гистонами, так называемые "эпигенетические" изменения. Как ДНК взаимодействует с гистонами имеет огромное влияние на то, выражены ли гены, следовательно, возникает  повышенный интерес к отношениям эпигеномного статуса и болезненных состояний.

Исследования, в которых ученые пытались искусственно омолодить стареющую клетку,  подтвердили, что сигналы, подаваемые сокращением теломер, приводят к эпигенетическим изменениям. Когда ученые воздействовали на старые клетки теломеразой (фермент, который восстанавливает и удлиняет теломеры), они начали демонстрировать уровень гистонов аналогичный уровню молодых клеток. 

"Обратной стороной медали в случае увеличения теломер является то, что клетки будут расти в течение более продолжительного времени и могут создаваться так называемые "бессмертные" клетки», что может привести к развитию раковой клетки", - сообщает Карлседер. 

Теперь ученые собираются продолжить изучение эпигенетических изменений в клетках в различном возрасте и более детально изучить развитие гистонов. 

Новое исследование предлагает неизведанное поле для поиска бессмертия - эпигенетические изменения клеток в различном возрасте.