Ученые Института цитологии РАН определили новый признак старения клеток

Клеточное старение — это процесс, в ходе которого клетки теряют свою способность к делению и нормальному функционированию. Стареющие клетки могут накапливаться в тканях и органах и выделять вещества, вызывающие воспаление и повреждение тканей, что может способствовать развитию биологического старения, а также провоцировать развитие возрастных заболеваний, таких как сердечно-сосудистые болезни, диабет, рак и нейродегенеративные расстройства. 

Клеточное старение обусловлено уменьшением длины теломер (защитных участков на концах хромосом), и сопровождается изменением процессов аутофагии (очистка клеток от поврежденных компонентов) и клеточного сигналинга (“коммуникация” между клетками), а также нарушением протеостаза (нормальной активности белков). Понимание процессов клеточного старения позволит существенно уточнить механизмы различных возрастных заболеваний, таких как рак, диабет, болезни сердца и предлагать новые подходы для их терапии. Поэтому ученые разных стран мира ведут исследования по данной тематике.

“Наш научный коллектив предлагает включить в число уже известных признаков, характеризующих клеточное и биологическое старение, дисфункцию немембранных органелл, то есть нарушение их функциональной активности, структуры, а также их “сборки”/“разборки”, – рассказывает ведущий научный сотрудник Лаборатории структурной динамики, стабильности и фолдинга белков ИНЦ РАН Александр Фонин.

Немембранные органеллы — это динамические структуры, неотделенные от внутриклеточной среды мембраной, которые способны быстро собираться и разбираться в ответ на конкретный стимул для решения соответствующих задач, а также менять свой состав в зависимости от окружающих условий. Это позволяет рассматривать такие структуры в качестве потенциальных мишеней для «мягкого» терапевтического воздействия (адресная терапия), а также как инструмент для управления различными внутриклеточными процессами.

В основе образования немембранных органелл лежит обратимое в биологических системах разделение биополимеров на фазы типа “жидкость - жидкость” (LLPS). Изменение внешних условий может вызывать нарушение процессов LLPS, распад немембранных органелл, или, наоборот, необратимую агрегацию входящих в них состав белков, с последующим переходом немембранных органелл в гелеобразное состояние и, в некоторых случаях, к возникновению амилоидных фибрилл (в частности, свидетельствующих о наличии нейродегенеративных заболеваний).

Для того, чтобы показать, что нарушение функционирования немембранных органелл связаны со старением, исследователи провели биоинформатический анализ белков, гены которых вовлечены в процессы репликативного и биологического старения на склонность к спонтанному и индуцированному взаимодействию с -белками-партнерами фазовому разделению, агрегации и вовлечению в состав немембранных органелл.

В ходе этой работы ученые изучили несколько тысяч белков, входящих в два набора данных: “гранулома” (белки, достоверно входящие в 11 известных немембранных органелл) и “эйджиома” (совокупность белков, связанных с процессами старения). Оказалось, что 67 % белков, входящих в состав “эджиома” участвуют в образовании исследуемых немембранных органелл.

“Результаты анализа имеют большое значение для понимания процессов клеточного старения и могут открыть новые перспективы в медицине. В будущем изученные нами немембранные органеллы могут стать потенциальной таргетной мишенью для разработки терапий, направленных, например, на замедление старения”, – Александр Фонин.

 Исследование поддержано грантом РНФ (№ 23-45-00041). В состав научного коллектива вошли ученые ИНЦ РАН, Московского физико-технического института, университета Южной Флориды и Гренобльского университета.

Комментариев пока нет.