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.
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.
Фишман Роман
Источник: strf.ru
© 2015, https:. Все права защищены.
