Более чем десятилетние исследования показывают, что нуклеола — самая большая структура в ядре эукариот — играет ключевую роль в старении. Теперь новое исследование, проведенное на клетках дрожжей, показывает, что размер нуклеолы может влиять на ее функции и что она растет неравномерно, то есть остается маленькой большую часть своей жизни, а затем быстро увеличивается в конце.
Исследователи рассматривают такое поведение как своего рода «таймер смертности» и надеются, что в будущем изучение поведения нуклеолы в стволовых клетках человека позволит создать методы продления жизни клеток.
Состоящие из белков ДНК и РНК, нуклеолы являются самыми крупными структурами в ядрах эукариот (хранителях хромосом организмов) и содержат рибосомную ДНК, или рДНК. Поскольку рДНК кодирует РНК-части рибосом, нуклеолы жизненно важны. Но повторяющаяся роль нуклеолы делает ее одной из самых хрупких структур в клетке, и ее повреждение может привести даже к клеточной гибели.
К счастью, когда организм молод, нуклеола относительно мала. Новое исследование (проведенное учеными из нью-йоркского университета Weill Cornell Medicine и опубликованное в журнале Nature Aging) показывает, что размер нуклеолы может влиять на здоровье организма в целом. Другими словами, чтобы оставаться здоровым, нужно оставаться маленьким.
«Старение является самым высоким фактором риска развития этих заболеваний», — сказала Джессика Тайлер, соавтор исследования из Weill Cornell Medicine. «Вместо того чтобы лечить каждое заболевание отдельно, лучше разработать терапию или добавку, которая отсрочит наступление болезней, предотвратив основные молекулярные дефекты, которые их вызывают».
Одним из таких эффектов может быть общий размер нуклеолы клетки. Чтобы проверить эту теорию, Тайлер вместе с Игнасио Гутьерресом, постдокторантом из Weill Cornell Medicine, проанализировали нуклеолу дрожжей, которые были использованы в качестве модельного организма, поскольку их внутренняя работа очень похожа на человеческие клетки. Они искусственно закрепили рДНК на мембране ядра, чтобы контролировать, закреплена ли рДНК или нет.
Этой техники привязывания оказалось достаточно, чтобы сохранить компактный размер нуклеолы, и она отсрочила старение в той же степени, что и другие методы, например ограничение калорий, которое, как было показано, замедляет биологическое старение у здоровых взрослых. Размер нуклеолы играет ключевую роль в старении, поскольку большая нуклеола имеет менее стабильную рДНК и является «негерметичной», то есть пропускает белки и другие факторы, которые не должны там находиться.
«Суть конденсатов заключается в разделении биологических реакций, чтобы помочь им работать эффективно, но теперь, когда в нуклеолу попадают другие белки, это приводит к нестабильности генома, что провоцирует конец жизни», — сказал Тайлер в заявлении для прессы. Именно поэтому ограничение калорий, которое уменьшает размер нуклеолы, является эффективным методом борьбы со старением. Но выяснить, почему это происходит, было непросто — до сегодняшнего дня.
«Преимущество нашей системы в том, что мы можем изолировать размер нуклеолы от всех других эффектов стратегий борьбы со старением», — сказал Гутьеррес в заявлении для прессы. Однако, когда Тайлер и Гутьеррес проанализировали поведение нуклеолы дрожжей, они обнаружили, что ее рост не был равномерным. Вместо этого структура остается маленькой на протяжении большей части жизни клетки, а затем расширяется перед смертью. «Когда мы увидели, что ее размер увеличивается не линейно, мы поняли, что происходит что-то очень важное». Исследователи описывают такое поведение как своего рода «таймер смертности» - после достижения определенного порога размера клетки до смерти выдерживали в среднем еще пять делений.
Конечно, дрожжи не являются идеальным аналогом человеческих клеток 1:1, поэтому следующим шагом будет проверка этого «таймера смертности» на стволовых клетках человека. Поскольку стволовые клетки плюрипотентны (могут дифференцироваться в различные клетки), понимание того, как заставить их жить дольше, может оказать глубокое влияние на борьбу со старением.
Это исследование появилось как нельзя кстати: некоторые эксперты считают, что исследования, направленные на борьбу со старением, скорее всего, окажут большее влияние на увеличение продолжительности жизни и здоровья человека, чем на борьбу с болезнями, которые зачастую являются лишь следствием пагубных последствий старения.
