Открыт механизм контроля старения и болезней на уровне хромосом

Новый механизм образования петель с участием теломер – концевых участков хромосом – может объяснить старение клеток и то, как они инициируют и передают по наследству заболевания, сообщают специалисты в области клеточной биологии Юго-Западного Медицинского Центра при Университете Техаса (UT Southwestern Medical Center, США).

Группа исследователей из Юго-Западного Медицинского Центра обнаружила, что концевые участки хромосом (теломеры), формируют петли, которые определяют неактивное состояние некоторых генов в молодом возрасте и их активацию позже в процессе жизни, способствуя, таким образом, старению организма и развитию заболеваний.

«Наши результаты наводят на мысль о потенциально новом механизме, касающемся влияния длины теломер на установление «молчащего» состояния генов на ранних этапах жизни и их активации на поздних этапах, когда теломеры прогрессивно укорачиваются. Это новый способ регуляции генов, контролируемый длиной теломер», – говорит доктор Джерри В. Шей (Jerry W. Shay), профессор и заместитель руководителя отделения клеточной биологии Юго-Западного медицинского центра, руководивший исследованием совместно с коллегой доктором Вудрингом Е. Райтом (Woodring E. Wright), профессором клеточной биологии и терапии внутренних болезней.

Теломеры находятся на концах хромосом, защищая их от повреждения. Однако с каждым делением клетки они укорачиваются. Как только теломеры сократились до определенной длины, клетка теряет способность к делению и переходит в фазу старения или ареста роста, на которой она формирует продукты, отличающиеся от таковых у молодой покоящейся клетки. Большинство исследований в этой области ограничены ролью, которую укорочение теломер играет при раке, однако показано, что этот процесс также влияет на активацию или «умолкание» некоторых генов.

Доктор Шей и доктор Райт установили, что еще до того, как теломеры достигают критической длины, их медленное разрушение влияет на регуляцию генов, вероятно имеющих отношение к старению и развитию заболеваний.

В ходе исследования, результаты которого опубликованы в журнале Genes and Development, ученым пришлось разработать новые методы картирования взаимодействий, возникающих возле концевых участков хромосом, и использовать широкий набор методов для подтверждения этого воздействия.

В частности, группа показала, что при большой длине теломер концевые участки хромосом формируют петлю с плечом хромосомы, что приближает теломеру к генам, расположенным, как предполагалось ранее, достаточно далеко, чтобы их активность зависела от длины теломеры. Как только теломера и гены той же хромосомы располагаются близко друг к другу, теломера может «выключить» их.

И, наоборот, при укорочении теломеры петли на хромосоме больше не формируются, и теломера перестает влиять на активность генов-мишеней. Исследователям удалось выявить три гена, активность которых зависит от длины теломер, однако они полагают, что это лишь верхушка айсберга.

По материалам UT Southwestern Medical Center