Цель — долгая и здоровая жизнь: как ученые нашли новый способ борьбы со старением и развитием рака
В стареющем организме поломки ДНК плохо восстанавливаются. Это ведет ко многим заболеваниям
Ученые Кельнского университета обнаружили белковый комплекс, который препятствует восстановлению повреждений генома в клетках человека, мышей и нематоды Caenorhabditis elegans. И сумели блокировать его работу.
«Когда мы подавляем так называемый комплекс DREAM в клетках организма, включаются различные механизмы восстановления. Это делает эти клетки чрезвычайно устойчивыми ко всем видам повреждений ДНК, — говорит ведущий автор работы доктор Бьорн Шумахер.
Ремонт ДНК
Наш генетический материал передается из поколения в поколение. Именно поэтому он особенно хорошо защищен в наших половых клетках. Там действуют высокоточные механизмы восстановления ДНК, благодаря которым потомству передаются лишь очень немногие изменения в генетическом материале. Это всегда обеспечивало сохранность генетической информации.
Иногда дети рождаются с неработающей системой восстановления ДНК. Тогда они быстро стареют. Уже в детстве у них развиваются типичные возрастные заболевания, такие как нейродеградация и артериосклероз. В некоторых случаях у них повышен риск развития рака. Все это последствия того, что повреждения ДНК не восстанавливаются должным образом.
Шумахер и его команда исследовали, почему клетки взрослого организма не имеют таких же механизмов восстановления, как зародышевые клетки. В экспериментах с нематодой C. elegans ученые выяснили, что в этом виноват белковый комплекс DREAM. Именно он ограничивает восстановление ДНК во взрослых клетках. А вот в эмбриональных клетках комплекса DREAM просто нет. Поэтому они восстанавливают ДНК быстрее и точнее.
Млекопитающие и человек
В экспериментах с человеческими клетками ученые показали, что комплекс DREAM функционирует в клетках человека точно так же, как и у червей. Ученые смогли блокировать действие комплекса DREAM с помощью фармацевтического агента.
«Человеческие клетки после лечения оказались гораздо более устойчивыми к повреждениям ДНК», — говорит соавтор работы Артуро Бухаррабаль. Лечение ингибитором комплекса DREAM показало удивительный эффект у мышей: ДНК в сетчатке поврежденного глаза мыши была восстановлена, а функция глаза сохранена.
Испытания проводились на мышах, которые, как и некоторые пациенты, преждевременно стареют и демонстрируют типичную дегенерацию сетчатки глаза.
Методы восстановления генома играют важную роль в дальних пилотируемых космических полетах. В глубоком космосе — высокая радиация. Она довольно сильно воздействует на ДНК. Длительное пребывание в космосе без улучшения методов ремонта ДНК, скорее всего, приведет к разрушению ДНК, а это смертельно опасно.
Шумахер говорит: «Терапия, направленная на главный регулятор восстановления ДНК — белковый комплекс DREAM, может снизить риск развития рака, поскольку гены остаются неповрежденными». Кроме того, появится возможность снизить риск возрастных заболеваний, поскольку при неповрежденном геноме клетки смогут нормально выполнять свои функции.