Насколько преламин А связан со старением организма?

Все хорошо знают, что живые организмы состоят из клеток. Обязательным компонентом каждой клетки является ядро, содержащее генетический материал (молекулы ДНК). Оно окружено ядерной оболочкой (мембраной), которая состоит из большого количества веществ. Недавно в ее структуре были выявлены особые белки – ламины, условно обозначенные буквами А, В и С. Они образуют уникальную белковую сеть, определяющую размеры и форму ядер клеток. Молекулы ламинов построены по такому принципу: спиралевидная средняя часть ограничивается двумя глобулярными (округлыми) полюсами. Известно также, что эти молекулы образуют комплекс по типу «голова-хвост», который формирует высоко упорядоченную структуру, являющуюся внутренней опорой (каркасом) ядерной оболочки. Ламины также взаимодействуют с другими белками мембраны ядра, в частности, с эмерином, крайне необходимым для ее нормального функционирования.

Между ламинами А и С обнаружено много сходств, и, что особенно интересно, они образуются однотипными генетическими структурами клетки. Молекула ламина А состоит из 646 аминокислот, ламина С – из 572 аминокислот. Они содержат по 566 одинаковых аминокислот. Образуются ламины из белков-предшественников, которые носят название преламинов – соответственно А и С.


Физиологическое значение наличия в клетках нескольких видов преламинов и ламинов ранее изучалось на животных, что позволило установить их ответственность за поступление эмерина в мембрану ядра; в частности, у животных, у которых в организме одновременно отсутствуют оба ламина (А и С) ядра клеток тканей сильно деформируются, в них не внедряется эмерин и ряд других важных веществ. Такие ядра не способны полноценно выполнять свои функции, поэтому у животных существенно тормозится рост организма, возникают мышечная слабость и смерть через 5-6 недель после рождения. На рисунке – ламины в ядрах клеток (показаны синим цветом).


Известно также, что нарушение образования данных веществ в организме человека имеет прямое отношение к целому ряду сложных заболеваний, таких как прогрессивная мышечная дистрофия, врожденная миопатия, кардиомиопатия, прогерия. Почти все эти заболевания считаются катастрофическими, поскольку эффективно помочь чем-либо при данной патологии практически невозможно. Остановимся на одном из них – на прогерии.

Прогерия – синдром преждевременного старения, при котором организм человека за 12-15 лет после рождения «проживает» 70-летний период жизни, то есть в 10-14 лет больной ребенок имеет такие изменения тканей организма, какие наблюдаются у людей пожилого возраста. Старение организма протекает с невероятно большой скоростью, что сопровождается развитием атеросклероза сосудов, остеопорозом костей, выпадением волос, нарушением состояния челюстей и зубов, а впоследствии – сердца и мозга. Существует несколько форм прогерии, и практически все они сопровождаются серьезным нарушением образования ламина А в результате генной мутации. Некоторые виды данного заболевания можно воспроизводить в эксперименте на животных.

Для того, чтобы можно было разработать способы лечения прогерии и других подобных заболеваний, следует выяснить все механизмы их развития. С этой целью большой группой ученых из США и Швеции под руководством Loren G. Fong было проведено экспериментальное исследование особенностей функционирования ламинов А и С у животных в норме и при воздействии мутаций на этот процесс. Ученые изменили работу генов таким образом, что у одной группы животных полностью прекращалось образование ламина А, у другой – С.

Исследования показали, что у животных с отсутствием ламина А, практически не наблюдалось отклонений от нормы: они были здоровыми, не имели костных или мышечных болезней; продолжительность жизни была обычной. Ядра клеток тканей у них почти не имели деформации. Это подтвердило гипотезу о несущественном значении ламина А для процесса старения организма и развития ряда заболеваний. У животных с нарушением образования ламина С, напротив, наблюдалось значительная деформация ядер, и возникало заболевание, имеющее симптомы прогерии.

Таким образом, было доказано, что, в отличие от ламина А, присутствие ламина С в клетке является обязательным для нормального функционирования оболочек ядер и предотвращения преждевременного старения организма. Это меняет стратегию разработки методов диагностики и лечения прогерии и аналогичных заболеваний.

Источник: J. Clin. Invest. 116:743-752 (2006)
С.Холин, www.scientific.ru