Ученые из Института Солка обнаружили, что "выключатель" в клетках, которые могут содержать ключ к здоровому старению. Этот переключатель указывает на способ побудить здоровые клетки продолжать делиться и генерировать, например, новую ткань легких или печени даже в пожилом возрасте.
В нашем организме вновь разделенные клетки постоянно пополняют запасы легких, кожи, печени и других органов. Однако большинство человеческих клеток не могут делиться бесконечно – с каждым делением клеточный хронометр на концах хромосом укорачивается. Когда этот хранитель времени, называемый теломерами, становится слишком коротким, клетки больше не могут делиться, вызывая дегенерацию органов и тканей, как это часто бывает в пожилом возрасте. Но есть способ обойти этот обратный отсчет: некоторые клетки вырабатывают фермент под названием теломераза, который восстанавливает теломеры и позволяет клеткам делиться бесконечно.
В новом исследовании, опубликованном 19 сентября в журнале Genes and Development, ученые из Института Солка обнаружили, что теломераза, даже если она присутствует, может быть отключена.
"Предыдущие исследования показали, что после сборки теломераза доступна всякий раз, когда это необходимо," говорит старший автор Вики Лундблад, профессор и владелец книги Salk Ralph S. и Бекки О’Коннор Стул. "Мы были удивлены, обнаружив вместо этого, что теломераза имеет то, что по сути является выключателем, с помощью которого она разбирает."
Понимая, как это "выключенный" переключателем можно манипулировать – тем самым замедляя процесс укорачивания теломер – может привести к лечению болезней старения (например, к регенерации жизненно важных органов в более позднем возрасте).
Лундблад и первый автор и аспирант Тимоти Тьюси провели свои исследования на дрожжах Saccharomyces cerevisiae, тех же дрожжах, которые используются для изготовления вина и хлеба. Ранее группа Лундблада использовала этот простой одноклеточный организм, чтобы раскрыть многочисленные идеи о теломеразе и заложить основу для аналогичных открытий в клетках человека.
"Мы хотели изучить каждый компонент комплекса теломеразы, но это оказалось непростой задачей," Тьюси сказал. Тьюси разработал стратегию, которая позволила ему наблюдать за каждым компонентом во время роста и деления клеток с очень высоким разрешением, что привело к неожиданному набору открытий в отношении того, как и когда эта специализированная машина для теломер собирает себя воедино.
Каждый раз, когда клетка делится, весь ее геном должен дублироваться. Пока происходит это дублирование, Тьюси обнаружила, что теломераза представляет собой "предварительная сборка" комплекс, в котором отсутствует критическая молекулярная субъединица. Но когда геном полностью дублирован, недостающая субъединица присоединяется к своим компаньонам, образуя полный, полностью активный комплекс теломеразы, после чего теломераза может восполнить концы разрушенных хромосом и обеспечить надежное деление клеток.
Однако удивительно, как Тьюси и Лундблад показали, что сразу после того, как полный комплекс теломеразы был собран, он быстро распадается, образуя неактивный "разборка" сложный – по сути, переключение переключателя в "выключенный" позиция. Они предполагают, что этот путь разборки может обеспечить средство удержания теломеразы на исключительно низком уровне внутри клетки. Хотя разрушение теломер в нормальных клетках может способствовать процессу старения, раковые клетки, напротив, полагаются на повышенные уровни теломеразы, чтобы гарантировать нерегулируемый рост клеток. В "выключенный" переключатель, обнаруженный Tucey и Lundblad, может помочь поддерживать активность теломеразы ниже этого порога.