Белки и клеточное старение

Как известно, в ядрах клеток эукариот ДНК содержится в виде хроматина: из белков-гистонов построены опорные структуры – нуклеосомы, на которые намотаны нити ДНК.

Исследователи Гарвардского университета выявили серию молекулярных превращений, которые приводят к одряхлению всех без исключения эукариот.

Гистоны влияют на процесс считывания генетической информации с молекул ДНК на молекулы РНК. При плотной упаковке гистонов такое считывание оказывается невозможным, и гены пребывают в пассивном состоянии (так называемые «молчащие», или «спящие», гены). Чтобы тот или иной ген начал работать, необходимо нарушить плотность гистонной упаковки. Эти процессы происходят при участии гидролитических ферментов, а вот переводят гистоны в состояние с более плотной упаковкой и тем самым затрудняют включение генов ферменты из группы сиртуинов. Свое название эти ферменты ведут от семейства генов SIRT (в переводе с англ. – регуляторы молчащих генов).

В клетках эукариот сиртуины выполняют одновременно две важные функции. С одной стороны, они уплотняют гистонные каркасы нуклеосом и тем самым предотвращают включение тех генов, продукты которых в данный момент клетке не нужны или даже вредны. С другой – помогают устранять поломки ДНК, вызванные ультрафиолетовым излучением или свободными радикалами. В этом случае молекулы этих белков срочно мигрируют к местам дефекта. Такая миграция на время ослабляет сиртуиновый контроль за гистонными структурами и увеличивает вероятность нештатного включения молчащих генов.

Как показали эксперименты, степень этой вероятности зависит от возраста. У молодых животных поломки ДНК возникают не очень часто, но с возрастом в клетках образуется все больше свободных радикалов (в основном из-за прогрессирующей «усталости» митохондрий). Из-за этого сиртуины чаще и на более длительное время перемещаются к местам поломок, а потому хуже следят за плотностью гистонов – клетки пожилых особей начинают все чаще страдать от активации ненужных генов. Такое разбалансирование генного аппарата как раз и приводит к старению организма.

В настоящее время на животных успешно испытывают синтетические соединения, усиливающие синтез сиртуина в организме, что замедляет процессы старения.