Человеческое тело состоит из триллионов живых клеток. Он стареет по мере старения его клеток, что происходит, когда эти клетки в конечном итоге перестают реплицироваться и делиться. Ученым давно известно, что гены влияют на старение клеток и продолжительность жизни человека, но как именно это работает, остается неясным. Результаты нового исследования, проведенного учеными из Университета штата Вашингтон, решили небольшую часть этой головоломки, сделав ученых еще на один шаг ближе к разгадке тайны старения.
Группа исследователей, возглавляемая Джиюэ Чжу, профессором Колледжа фармации и фармацевтических наук, недавно определила область ДНК, известную как VNTR2-1, которая, по-видимому, управляет активностью гена теломеразы, которая, как было показано, предотвращает старение у некоторых типов. ячеек. Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Ген теломеразы контролирует активность фермента теломеразы, который помогает производить теломеры, колпачки на концах каждой цепи ДНК, которые защищают хромосомы в наших клетках. В нормальных клетках длина теломер становится немного короче каждый раз, когда клетки дублируют свою ДНК перед делением. Когда теломеры становятся слишком короткими, клетки больше не могут воспроизводиться, в результате чего они стареют и умирают. Однако в некоторых типах клеток, включая репродуктивные и раковые клетки, активность гена теломеразы гарантирует, что теломеры вернутся к той же длине при копировании ДНК. По сути, это то, что перезапускает часы старения у нового потомства, но также является причиной того, что раковые клетки могут продолжать размножаться и образовывать опухоли.
Знание того, как ген теломеразы регулируется и активируется и почему он активен только в определенных типах клеток, однажды может стать ключом к пониманию того, как люди стареют, а также как остановить распространение рака. Вот почему последние 20 лет своей карьеры ученого Чжу сосредоточил исключительно на изучении этого гена.
Чжу сказал, что последнее открытие его команды о том, что VNTR2-1 помогает управлять активностью гена теломеразы, особенно примечательно из-за типа последовательности ДНК, которую он представляет.
"Почти 50% нашего генома состоит из повторяющейся ДНК, которая не кодирует белок," Чжу сказал. "Эти последовательности ДНК, как правило, рассматриваются как «мусорная ДНК» или темная материя в нашем геноме, и их трудно изучать. Наше исследование описывает, что одна из этих единиц на самом деле имеет функцию, заключающуюся в повышении активности гена теломеразы."
Их открытие основано на серии экспериментов, в ходе которых было обнаружено, что удаление последовательности ДНК из раковых клеток – как в линии клеток человека, так и у мышей – приводит к укорачиванию теломер, старению клеток и прекращению роста опухолей. Впоследствии они провели исследование, в котором изучали длину последовательности в образцах ДНК, взятых у долгожителей европеоидной расы и афроамериканцев, а также у контрольных участников исследования долгожителей в Джорджии, исследования, в котором участвовала группа людей в возрасте 100 лет и старше в период с 1988 по 2008 год. Исследователи обнаружили, что длина последовательности варьировалась от 53 повторов (или копий) ДНК до 160 повторов.
"Он сильно варьируется, и наше исследование фактически показывает, что ген теломеразы более активен у людей с более длинной последовательностью," Чжу сказал.
Поскольку очень короткие последовательности были обнаружены только у афроамериканцев, они более внимательно посмотрели на эту группу и обнаружили, что было относительно мало долгожителей с короткой последовательностью VNTR2-1 по сравнению с контрольными участниками. Однако Чжу сказал, что стоит отметить, что более короткая последовательность не обязательно означает, что ваша продолжительность жизни будет короче, потому что это означает, что ген теломеразы менее активен, а длина теломер может быть короче, что может снизить вероятность развития рака.
"Наши результаты говорят нам, что эта последовательность VNTR2-1 вносит свой вклад в генетическое разнообразие того, как мы стареем и как мы заболеваем раком," Чжу сказал. "Мы знаем, что онкогены – или гены рака – и гены-супрессоры опухолей не объясняют всех причин, по которым мы болеем раком. Наше исследование показывает, что картина намного сложнее, чем мутация онкогена, и дает веские основания для расширения нашего исследования, чтобы более внимательно изучить эту так называемую мусорную ДНК."
Чжу отметил, что, поскольку афроамериканцы жили в Соединенных Штатах в течение нескольких поколений, у многих из них есть предки европеоидной расы, от которых они, возможно, унаследовали часть этой последовательности. Поэтому в качестве следующего шага он и его команда надеются изучить последовательность в африканской популяции.