ДНК-кометы проверили гипотезу о старении
Так выглядят флуоресцирующие ДНК-кометы. Фото с сайта strf.ru
Забывчивость и морщины, слабость и болезни – все это лишь внешние признаки старости. Настоящие события развиваются на куда более глубоком уровне, на уровне отдельных клеток, их органелл и геномов. Процессы, связанные со старением, затрагивают нашу ДНК самым непосредственным образом, и обнаружение каждого из них становится настоящей сенсацией в СМИ.
Фото с сайта strf.ru
Из раза в раз журналисты предрекают скорое появление революционных препаратов и терапий для борьбы со старостью и продления жизни минимум до 120 лет. Так было с обнаружением теломер – концевых участков хромосом, выполняющих защитную функцию и сокращающихся с каждым делением клетки. Так было с активными формами кислорода, с которыми клетка вынуждена постоянно бороться: в старости эта защита также ослабевает – и активный кислород начинает беспорядочно «нападать» на все, что попадется поблизости, повреждая различные клеточные структуры.
К сожалению – а может быть, и к счастью – все оказывается куда сложнее первых предположений журналистов и даже ученых. Возрастные изменения ДНК не только разнообразны, но и трудноуловимы. Проблема не в том, что прежде их не было, а потом они появились: просто клеточные системы, необходимые для непрерывного и постоянного «ремонта генов», с возрастом начинают действовать уже не так эффективно.
В результате повреждения ДНК накапливаются все быстрее, причем самые разные. Они далеко не ограничиваются сокращением теломер и разрушениями, которые устраивает кислород. Это могут быть разрывы одной или обеих нитей молекулы, появление сшивок между ними, окисление оснований или появление в цепочке ДНК неклассических нуклеотидов, присоединение к ним метильных групп (метилирование) и т.д.
«Известно, что метилирование ДНК используется клеткой для регуляции работы генома, в качестве своего рода кнопки выключения отдельных генов, – пояснил STRF научный сотрудник лаборатории радиоэкологии животных Института биологии Коми научного центра УрО РАН Илья Велегжанинов. – При этом еще несколько десятилетий назад Борис Федорович Ванюшин из МГУ показал, что уровень метилирования меняется с возрастом – точнее говоря, снижается, нарушая скоординированность работы генома. Это дает основания ориентироваться на этот показатель при оценке возраста ДНК и ее клетки».
Действительно, не только уровень метилирования, но и накопление различных повреждений ДНК логично было бы использовать в качестве точного индикатора состояния организма, его индивидуального биологического возраста: чем больше тех или иных возрастных изменений ДНК – тем старше организм. Поиски в этом направлении ведут ученые многих лабораторий и мира, и России, стремясь получить универсальную и точную «линейку» для измерения возраста.
«Целью нашей работы стала проверка одной из перспективных тест-систем для оценки степени связанных с возрастом повреждений ДНК», – продолжает Илья Велегжанинов, ставший одним из соавторов исследования, отчет о котором был опубликован недавно в журнале Mutation Research.
«В идеале мы хотели получить удобную, стандартизованную методику выяснения возраста организма, которую можно использовать, например, проверяя действие препаратов-геропротекторов», – добавляет ученый.
Для этого исследователи предложили комбинированный индикатор генетических процессов, связанных со старением – индекс DDLD (DNA Damage Level Differential), который учитывает несколько типов повреждений ДНК. А чтобы установить показатель DDLD, они использовали популярный метод ДНК-комет. Этот быстрый и чувствительный подход к обнаружению повреждений генома на уровне отдельной клетки совершенствуется с конца 1970-х и сегодня применяется повсеместно – учеными, фармацевтами, экологами, медиками – везде, где требуется установить степень повреждения ДНК.
Все повреждения ДНК приводят к нарушению ее структурной организации и образованию отдельных «свободных» фрагментов. Чтобы увидеть их, мембрану клетки разрушают химически, а ДНК помечают флуоресцентными маркерами. К образцу прикладывают слабое электрическое поле, в котором отдельные фрагменты ДНК покидают разрушенную клетку и движутся по направлению к аноду, образуя флуоресцирующие объекты, внешне действительно похожие на кометы. Остается измерить их свечение с помощью чувствительного фотометра – и оценить фрагментацию и степень повреждения генома.
«К сожалению, метод ДНК-комет – полуколичественный, он не позволяет получить строгих, повторяющихся цифр», – говорит Илья Велегжанинов. А индекс DDLD, предложенный и испытанный российскими учеными во главе с заведующим лабораторией молекулярной радиобилогии и геронтологии Института биологии Коми НЦ УрО РАН Алексеем Москалевым, оказался не слишком подходящим для применения в реальной практике.
«Разброс индивидуальных показателей у разных организмов оказался слишком большим, – пояснил Илья Велегжанинов. – Поэтому нам удалось лишь в очередной раз продемонстрировать, что корреляция между повреждениями и возрастом существует, но не доказать эффективность и применимость DDLD-индекса. Это был совершенно новый вариант, и мы его отработали, выяснив его плюсы и минусы... К сожалению, минусов оказалось больше». Но на этом работа не останавливается: поиски «генетической линейки» для точного измерения и оценки возраста ДНК продолжаются и в России, и за рубежом.
Автор: Фишман Роман
Комментарии читателей Оставить комментарий
... и тем меньше доверия старику Дарвину с его "случайностью"
:)
Т.е. чем дальше развивается генетика, тем больше доказательств правильности тезисов Лысенко об наследовании и методах селекции....
иногда создается впечатление, что вы вообще нихрена не понимаем. фундаментально.
в "Популярной механике" была любопытная статья о том, как гены перекраивают сами себя:"...ДНК-транспозоны используют для своих перемещений механизм, который получил в научной литературе определение cut and paste (вырезать и вставить). После получения определенного сигнала извне происходит активация гена, ответственного за синтез специального фермента, транспозазы. Этот ген находится внутри транспозона, составляя его важнейшую часть. После этого транспозаза, перемещаясь вдоль ДНК, находит на ней свой транспозон по специальным меткам (инвертированным повторам), ограничивающим его с обеих сторон. Найденный транспозон аккуратно вырезается транспозазой и перемещается в другое место, подготовленное для него на ДНК, то есть вставляется в вырезанную заранее брешь.
Иногда транспозаза, закодированная в одном транспозоне, перемещает и другие, похожие мобильные элементы, в том числе те, у которых собственный ген транспозазы поврежден. Получается своеобразная взаимопомощь среди мобильных элементов (или, если хотите, паразитирование одних на других). Поражает удивительная сложность и согласованность всех этих процессов, как будто ими управляет какая-то неведомая сила, словно хороший дирижер оркестром. Надо признать, что многое в этих внутренних процессах тяжело поддается пониманию исследователей — настолько они четко организованы, сложны и скоординированы между собой..."