Старение и эпигенетика: новые данные

Одним из механизмов, используемых клеткой для предотвращения озлокачествления, является так называемое физиологическое старение – необратимое прекращение деления. Этот механизм также ассоциирован с нормальным старением организма. Изучение основ физиологического старения клетки должно помочь специалистам разобраться в механизмах развития возрастных болезней, в том числе рака.

Исследователи из университета Пенсильвании, работающие под руководством профессора Шелли Бергер (Shelley Berger), установили, что определенная роль в физиологическом старении клетки принадлежит эпигенетическим факторам, воздействующим на хроматин – структуру, обеспечивающую упорядоченность генетического материала в ядре.

Они сравнили характер эпигенетических меток, разбросанных по всему геному двух популяций клеток легких: выступающую в качестве контроля популяцию, клетки которой только начинали пролиферировать, и популяцию, клетки которой уже прекратили делиться и вступили в фазу физиологического старения.

Результаты анализа показали, что происходящая при физиологическом старении делеция ядерного белка ламина В1 сопровождается масштабными изменениями экспрессии генов, а также структуры хроматина, затрагивающими примерно 30% генома.

Ламин В1 входит в состав ламины или ядерной пластинки – структуры, выстилающей внутреннюю поверхность ядерной оболочки и обеспечивающей поддержание формы ядра, а также участвующей в репликации ДНК путем обеспечения или закрытия доступа к определенным регионам генома. В случае подавления активности гена белки ламины формируют прочные связи с белками хроматина.

Авторы также продемонстрировали, что преднамеренное уменьшение содержания ламина В1 в делящихся клетках запускает преждевременное физиологическое старение, характеризующееся характерными изменениями хроматина. На основании этого они пришли к выводу, что именно утрата этого белка является причиной изменения структуры хроматина, способствующего старению клеток.

Сравнение геномов клеток детей с наследственным синдромом Гетчинсона-Гилфорда (прогерией), характеризующимся преждевременным старением, с геномами клеток их здоровых родителей выявило наличие в геномах детей так называемых «меза-структур», метящих хроматин в кодирующих ламин В1 регионах ДНК как «доступный». Эта метка, не обнаруживаемая в клетках здоровых родителей, является признаком старения клетки.

По словам авторов, полученные данные демонстрируют выраженную реорганизацию хроматина в процессе физиологического старения клетки, влияющего на экспрессию генов, скорость старения организма и риск развития рака. Они также указывают на то, что ключевым звеном этого процесса является снижение активности ламина В1. Бергер добавляет, что, так как риск развития многих заболеваний, в том числе рака, экспоненциально увеличивается по мере старения организма, конечной целью данного исследования является расшифровка механизмов взаимосвязи между механизмами, лежащими в основе старения, и возрастными болезнями.

Статья Parisha P. Shah et al. Lamin B1 depletion in senescent cells triggers large-scale changes in gene expression and the chromatin landscape опубликована в журнале Genes & Development.

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of Pennsylvania School of Medicine:
Balancing Act: Cell Senescence, Aging Related to Epigenetic Changes.

03.09.2013