Ученые выяснили, почему оксиданты сокращают жизнь

Оксиданты ускоряют старение клеток нашего тела по той причине, что они повреждают "стройблоки", из которых собираются концевые участки хромосом при следующем делении клетки или при починке мутаций, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Structural & Molecular Biology.

"Эти данные помогут нам выработать новые терапии для защиты теломер в здоровых клетках и позволят нам бороться с последствиями развития воспалений и старения. С другой стороны, этот же самый механизм можно использовать для того, чтобы укорачивать теломеры в раковых клетках и заставить их прекратить деление", - заявила Патрисия Опреско (Patricia Opresko) из университета Питтсбурга (США).

Теломеры - это концевые участки хромосом, находящихся в ядре каждой клетки человеческого организма. Теломеры защищают ДНК от повреждений. При каждом делении клетки они становятся короче, когда их длины оказывается недостаточно для нового деления, клетка погибает.

Относительно недавно ученые обнаружили, что длина теломер и их состояние могут меняться не только с возрастом, но и в результате различных процессов в организме, связанных с депрессией, бедностью и стрессом. В частности, большое количество оксидантов и других агрессивных молекул в клетках ведет к аномально быстрому сокращению в длине теломер, и, соответственно, к их ускоренному старению.

Опреско и ее коллеги выяснили, почему это происходит, наблюдая за тем, что происходит в культурах человеческих клеток, чьи теломеры они повреждали при помощи окислителей. К большому удивлению ученых, подобная процедура приводила не к сокращению длины концевых участков хромосом, а к их удлинению и включению ферментов, производящих починку теломер.

Удивленные этим фактом, ученые начали изучать этот процесс в "пошаговом" режиме, пытаясь понять, почему в реальной жизни молекулы-окислители действуют на теломеры обратным образом. Оказалось, что Опреско и ее коллеги искали повреждения не там, где они на самом деле возникали.

Как выяснили ученые, теломеры укорачиваются при клеточном стрессе и большом числе окислителей по той причине, что эти агрессивные молекулы повреждают "стройблоки", из которых собираются теломеры - короткие цепочки из шести "букв"-нуклеотидов, которые фермент-теломераза присоединяет к концам хромосомы при ее копировании.

Если хотя бы одна буква в одном таком "стройблоке" будет повреждена, теломераза присоединит ее к собираемой нити ДНК, после чего фермент "заклинит" и он больше не сможет наращивать концевые участки хромосом. Более того, появление "бракованного" элемента приведет к появлению мутаций, потенциально фатальных для клетки или заставляющих ее уйти на покой.

Данный эффект, как показали опыты ученых, можно использовать для подавления раковых клеток - подавление фермента, удаляющего подобные поврежденные "стройблоки" до того, как они присоединяются к теломерам, резко замедлило рост раковых клеток, у которых теломеры были изначально короткими.

Сейчас ученые, как рассказывает Опреско, пытаются понять, можно ли добиться обратного, удлиняя теломеры путем их повреждения при помощи лазерных импульсов, которые будут трогать только сами концевые участки хромосом и не будут повреждать свободные "стройблоки". Если у них получится реализовать эту идею, то тогда у ученых появится инструмент для удлинения теломер и потенциального продления жизни без внесения потенциально опасных РНК-препаратов или ретровирусов в клетки человека.