Вечно молодые клетки
Исследователи из университета Мичигана, работающие под руководством доктора Юкико Ямашита (Yukiko Yamashita), идентифицировали генетическую уловку, позволяющую стволовым клеткам, дающим начало сперматозоидам, сохранять молодость на протяжении многих поколений. Определенные участки генома плодовых мух-дрозофил укорачиваются с возрастом. Однако, как удалось выяснить авторам, определенные репродуктивные клетки могут восстанавливать этот дефект.
В рамках своего исследования авторы изучали рабочие гены, закодированные в рибосомальной ДНК (рДНК). Эти гены кодируют инструкции для синтеза белков, формирующих рибосомы – клеточные структуры, обеспечивающие синтез всех необходимых организму белков по инструкциям, закодированным в молекулах РНК.
Для синтеза достаточного числа рибосом клетка нуждается в большом количестве рДНК. Большинство генов организма ограничены одной генетической локализацией, однако гены рДНК многократно повторяются в разных регионах генома. У человека, например, пять хромосом имеют участки генов рДНК, при этом каждый из участков содержит сотни повторяющихся копий. Это генетическое повторение позволяет клетке синтезировать достаточное количество белкового материала для формирования рибосом.
Однако такая многочисленность сопряжена с определенными проблемами. В процессе деления клетки могут совершать ошибки при копировании повторяющихся участков ДНК. В результате часть копий утрачивается, с каждым циклом деления они фактически выпадают из хромосомы.
Ранее этот механизм связывали исключительно со старением одноклеточных дрожжей. Однако роль рДНК в старении многоклеточных организмов до сих пор оставалась загадкой. Авторы проанализировали гены рДНК в стволовых клетках семенных желез мух-дрозофил. Эти клетки, известные как зародышевые стволовые клетки, способны делиться бесконечно с формированием копии материнской клетки и сперматозоида.
У дрозофил цепочки генов рДНК находятся на X- и Y-хромосомах. Исследователи установили, что старые самцы имеют меньше генов рДНК на Y-хромосоме, чем молодые. Более того, судя по всему, этот недостаток рДНК передается от поколения поколению. Старые самцы (старше 40 дней) передавали своим потомкам Y-хромосомы с урезанным количеством генов рДНК. В результате их потомки мужского пола имели меньше копий рДНК, чем особи, родившиеся из яиц, оплодотворенных молодыми самцами.
Однако впоследствии авторы вскрыли неожиданный механизм. Во многих случаях утраченная часть рДНК самопроизвольно восстанавливалась. Примерно к 10-дневному возрасту количество генов рДНК у молодых самцов обоих групп становилось сопоставимым. Это омоложение рДНК в зародышевых стволовых клетках молодых самцов может быть критичным механизмом, обеспечивающим сохранность потенциала этих клеток из поколения в поколение. Не сегодняшний день еще неясно, происходит ли что-либо подобное в яичниках.
Несмотря на необходимость проведения большого количества дальнейших исследований, доктор Ямашита предполагает, что подобная «перезагрузка» может происходить и в определенных типах клеток человека, таких как стволовые и раковые клетки.
Евгения Рябцева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам статьи Lu et al. Transgenerational dynamics of rDNA copy number in Drosophila male germline stem cells, опубликованной в журнале eLife.