Биологи из МГУ провели исследование, в ходе которого изучили влияние теплового стресса на клеточное старение и смогли вызвать процесс преждевременного старения клеток с помощью генетически модифицированных белков.
Биологам МГУ удалось вызвать преждевременное старение клеток

Заведующий кафедрой молекулярной биологии биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова Сергей Разин в составе международного коллектива ученых опубликовал результаты исследований влияния теплового стресса на процессы клеточного старения. Ученым удалось вызвать процесс преждевременного старения клеток с помощью генетически-кодируемых фотосенсибилизаторов — флуоресцентных белков, приводящих к разрывам ДНК. Результаты работы опубликованы в журнале AGING-US.

Исследуя реакцию клеток на тепловой стресс, ученые сформулировали модель индукции клеточного старения (cellular senescence), которая верна для многих повреждающих ДНК агентов. Согласно этой модели, практически любое повреждение ДНК (одно- или двухцепочечный разрыв), произошедшее в S-фазе клеточного цикла, может привести к запуску программы клеточного старения. Проект «Наука в МГУ» уже сообщал об успехах коллектива, опубликовавшего две статьи в журналах Nucleic Acids Res и Cell Cycle.

«Основываясь на нашей модели, мы использовали для индукции преждевременного клеточного старения генетически-кодируемые фотосенсибилизаторы. Это такие флуоресцентные белки, которые при активации светом соответствующей длины волны начинают генерировать активные формы кислорода, причем разные белки генерируют разные АФК. Идея была следующая: если направить такие токсичные флуоресцентные белки в хроматин путем их слияния (fusion) с коровым гистоном, то освещением клеток, экспрессирующих эти белки, можно индуцировать разрывы ДНК в S-фазных клетках. Оказалось, что так можно вызвать образование сложнорепарируемых двухцепочечных разрывов ДНК, что приводит к запуску программы клеточного старения», рассказывает соавтор статьи, заведующий кафедрой молекулярной биологии биологического факультета МГУ, доктор биологических наук Сергей Разин.

Наряду с учеными МГУ в работе принимали участие сотрудники Института биологии гена РАН и лаборатории биофотоники Института биоорганической химии РАН. Коллектив является ведущим в сфере разработки и изучения генетически-кодируемых фотосенсибилизаторов не только в России, но и в мире. Авторами был разработан первый в мире генетически-кодируемый фотосенсибилизатор KillerRed, модифицированная форма которого была использована в данной работе. В своих исследованиях ученые прибегали к микроскопическим, молекулярно-биологическим методам, а также к методам анализа повреждений ДНК (метод ДНК-комет).

Ученые впервые показали, что генетически-кодируемые фотосенсибилизаторы, таргетированные (встроенные) в хроматин, могут индуцировать разрывы ДНК. Удалось вызвать преждевременное старение клеток, экспрессирующих генетически-кодируемые фотосенсибилизаторы, путем кратковременного освещения последних светом с соответствующей длиной волны.

«Предложенный нами подход к индукции преждевременного клеточного старения может быть востребован в дальнейших исследованиях этого клеточного феномена. Основным преимуществом нашего метода является возможность бесконтактного запуска клеточного старения путем освещения растущих в культуральной чашке клеток», заключает Сергей Разин.