Люди с синдромом Вернера — редкое заболевание с признаками, подражающими преждевременному старению — обычно, идет серое в их 20-х, заболевает катарактами и остеопорозом в их 30-х, и умирает прежде 60. Теперь, исследователи впервые создали ключевой класс универсальных исходных клеток, несущих генетический дефект, вызывающий условие. Их анализ предполагает, что свободно обернутая ДНК лежит в основе ускоренного физического снижения синдрома Вернера и способствует старению в остальной части популяции.
Ученые долго стремились понять, отражают ли болезни, такие как синдром Вернера и Синдром прогерии Хатчинсона-Gilford (HGPS), в котором дети заканчивают тем, что были похожи на стариков и умирают их подростковым возрастом, действительно ускоренное старение. Один подход должен был тщательно исследовать исходные клетки пациентов, неспециализированные клетки, порождающие различные типы тканей. Четыре года назад, например, биолог развития Хуан Карлос Исписуа Бельмонте из Института Salk Биологических наук в Сан-Диего, Калифорния и коллегах уговорил клетки кожи от пациентов HGPS для превращений в одну разновидность исходной клетки, так называемые клетки наведенной плюрипотентной основы (iPS).Но когда исследователи попробовали тот же метод клетками от людей с синдромом Вернера, “это было хитро, и мы не смогли сделать это”, говорит Изпизуа Белмонте.
Клетки были слишком ужасно повреждены для получения клеток IPS. Таким образом, исследователи пошли различный маршрут.
Из-за мутаций примерно каждый 200000-й человек, имеющий синдром или испытывающий недостаток в протеине Вернера (WRN), рабочие места который включают копирование и восстановление ДНК, или делает дефектную версию из него. Бригада получила исходные клетки из человеческих эмбрионов, имевших нормальный ген WRN. Тогда они отрезали два маленьких сегмента от гена, таким образом произведя эмбриональные стволовые клетки, пропускающие протеин Вернера.Клетки эмбриональной основы (ES) могут дать начало любому типу клетки в наших органах и тех, исследователи, созданные первоначально, казались нормальными.
Однако признаки синдрома Вернера предлагают дефекты в мезенхимальных исходных клетках пациентов (MSCs), более специализированный тип исходной клетки, который является источником жира, хряща и остеоцитов. Когда бригада побудила клетки ES назревать в MSCs, клетки, казалось, старели быстро. Ущерб ДНК — признак старения — был распространен в MSCs, например.
Они постепенно теряли способность разделиться и показывали другие знаки, они вошли в застойное государство, известное как сотовое старение, которое могло бы ослабить способность потертых и поврежденных тканей обновить себя. MSCs также вызвал мутацию у более-коротких-,-чем-нормальный теломер, защищающих наконечники хромосом. Много исследователей думают, что ухудшение среды обитания этих структур способствует старению.Другие исследования указали, что организмы изменяются, как они упаковывают свою ДНК, поскольку они стареют.
ДНК не просто плавает свободный. Наши камеры обертывают свой генофонд вокруг протеинов для формирования хроматина. Молодые, энергичные клетки, как правило, раздавливают часть своего хроматина в организованную договоренность, известную как гетерохроматин.
Izpisua Белмонти и коллеги сообщают онлайн сегодня в Науке что сумма гетерохроматина в уменьшенных исходных клетках.Та же вещь происходит у людей, стареющих обычно, исследователи обнаружили. Они проверили MSCs от зубов шести молодых людей и шести и пожилых людей средних лет, ни один из которых не имел синдром Вернера. Исследователи нашли меньше гетерохроматина в более старой группе, предположив, что их ДНК стала неорганизованной с возрастом.
“Это исследование представляет свидетельства, что ускоренная структура хроматина … вероятна главный фактор содействия преждевременной стареющей характеристикой генетического отклонения синдром Вернера”, говорит молекулярный биолог Роберт Брош из Национального Института Старения в Балтиморе, Мэриленд, кто не был связан с исследованием. Кроме того, он говорит, работа предполагает, что “дефектная организация хроматина может лежать в основе нормального старения также”.Исследование не является первым для вовлечения снижений гетерохроматина в преждевременные стареющие условия, говорит биохимик Лусио Комаи из университета южной Калифорнии в Лос-Анджелесе. Однако “это укрепляет важное понятие роли хроматина при этих болезнях и в старении”.
При истощении гетерохроматин действительно стимулирует старение, исследователи все еще должны определить как. Обеспечивание ДНК обычно заставляет гены замолчать, и сокращение суммы гетерохроматина в клетке могло включить гены, которые должны быть выключены, говорит Изпизуа Белмонте. Гетерохроматин также обуздывает взаимозаменяемые элементы: сегменты ДНК, подскакивающие с места на место в наших геномах. Комай отмечает, что уменьшение суммы гетерохроматина могло выпустить эти беспокойные берега, которые могут вызвать мутации с каждым движением.
*Исправление, 8 мая, 12:57: история была изменена для правильной идентификации места Роберта Броша в Балтиморе, Мэриленд.