Как кошки, клетки человека имеют конечное число жизней, как только они делят определенное число времен (к счастью, больше чем девять) они изменяют форму, замедляют их темп, и в конечном счете прекращают делиться, феномен, названный «клеточное старение».Биологи знают, что клеточные часы сочинили структур в конце хромосомы, известном как отчеты теломер, сколько «жизней» клетка израсходовала. До сих пор следователи еще не определили, как пометка часов сигнализирует подход клеточного забвения.В исследовании, изданном в 3 октября 2010, проблема Природы, Структурная и Молекулярная биология, команда во главе с Яном Карлседером, доктором философии, в Институте Salk Биологических Исследований сообщают, что, поскольку клетки считают в обратном порядке к старению, и теломеры стираются, их ДНК претерпевает крупные изменения в способе, которым это упаковано.
Эти изменения, вероятно, вызывают то, что мы называем «старением».«До этого исследования мы знали, что теломеры становятся короче и короче, поскольку клетка делится и что, когда они достигают критической длины, клетки прекращают делиться или умирают», сказал Карлседер, адъюнкт-профессор в Молекулярной Лаборатории и Лаборатории Цитобиологии. «Что-то должно перевести местный сигнал в концах хромосомы в огромный сигнал, который чувствуют всюду по ядру.
Но был большой промежуточный промежуток».Карлседер и постдокторант Родди О’Салливан, доктор философии, начали преодолевать разрыв путем сравнения уровней белков, названных гистонами в молодых клетках клеток, разделившихся 30 раз – с «последними» клетками средних лет, которые разделились 75 раз и были на нисходящем понижении к старению, происходящему в 85 подразделениях. Белки гистона связывают линейные нити ДНК и сжимают их в ядерные комплексы, коллективно называемые хроматином.Карлседер и О’Салливан нашли, что стареющие клетки просто сделали меньше белка гистона, чем делают молодые клетки. «Мы были удивлены найти, что уровни гистона уменьшились как клетки в возрасте», сказал О’Салливан, первый автор исследования. «Эти белки требуются всюду по геному, и поэтому любое событие, разрушающее эту поточную линию, влияет на стабильность всего генома».
Команда тогда предприняла исчерпывающие «замедленные» сравнения гистонов в молодежи по сравнению со стареющими клетками и подтвердила, что заметные различия в изобилии и разнообразии гистонов были очевидны на каждом шаге как клетки, перемещенные через клеточное деление.О’Салливан называет структуру гистона «по умолчанию» показанной молодыми клетками «счастливый, здоровый хроматин». В отличие от этого, он говорит, стареющие клетки, кажется, переносят стресс, поскольку они дублируют свои хромосомы при подготовке к клеточному делению и испытывают затруднения при восстановлении «здоровой» структуры хроматина, как только подразделение полно.Сравнения гистона копируют в клетках, взятых от человеческих-существ-a 9-по сравнению с 92-летним старым существенно зеркальным гистоном тенденции, замеченные в клеточных линиях. «Эти ключевые эксперименты предполагают, что то, что мы наблюдаем в культивируемых клетках в лабораторном урегулировании фактически, происходит и относится к старению в населении», говорит Карлседер.
Инициирование болезней, связанных со старением, таких как рак, в основном приписано ДНК или генетическое, повреждение. Но это исследование предполагает, что старение себя бесконечно сложно: то прогрессивное укорачивание теломеры ускоряет хромосомное старение путем изменения способа, которым гены переплетают с гистонами, так называемыми «эпигенетическими» изменениями. То, как ДНК взаимодействует с гистонами, оказывает огромное влияние на то, следовательно выражаются ли гены текущий повышенный интерес к отношению epigenomic пейзажа к болезненным состояниям.
Спасение экспериментирует, в котором команда косметически улучшила стареющие клетки, подтвердил, что сигналы, испускаемые путем разрушения теломер, вели эпигенетические изменения. Когда стареющие клетки были спроектированы, чтобы выразить теломеразу, фермент, восстанавливающий и расширяющий короткие теломеры, те омоложенные клетки показали уровни гистона, напоминающие о «счастливом, здоровом хроматине» и частичном возвращении к юному профилю хроматина.
Чтобы Вы не погружаете свои сбережения в схемы удлинить Ваши теломеры, остерегаться. «Оборот удлиняющихся теломер – то, что Вы позволяете клеткам вырастить в течение намного более длинных периодов и можете генерировать то, что называют «бессмертными» клетками», говорит Карлседер. «Это берет Вас один шаг ближе к развитию раковой клетки».До сих пор лаборатория Карлседера главным образом сосредоточилась на взаимодействиях между механизмами репарации ДНК и теломерами. Эта бумага теперь выдвигает их в область эпигенетики. «Мы будем продолжать исследовать эпигенетические изменения в клетках в различных возрастах», говорит Карлседер. «Мы теперь хотим определить, следуют ли изменения гистона за линейным процессом или умирают ли они, поскольку мы стареем».
Также содействием в эту работу был Стюарт Шрайбер, доктор философии, Широкого Института Гарварда и MIT и Говарда Хьюза Медицинский Институт и его постдокторант Стефан Кубисек, доктор философии.Исследование финансировалось Национальными Институтами Здоровья, Фондом Джорджа Э. Хьюитта для Медицинского Исследования, и Исследовательский фондом Эрнста Шеринга и Европейским союзом.
Источник:Институт Salk