Отзыв Эмили Хендерсон, бакалавр наук 16 июля 2020 года

Молекулярные биологи и биоинженеры в Калифорнийском университете в Сан-Диего раскрыли ключевые механизмы, стоящие за загадками старения. Они выделили два различных пути, по которым клетки проходят в процессе старения, и разработали новый способ генетического программирования этих процессов для увеличения продолжительности жизни.

Исследование описано 17 июля в журнале Science .

Наша продолжительность жизни людей определяется старением наших отдельных клеток. Чтобы понять, стареют ли разные клетки с одинаковой скоростью и по одной и той же причине, исследователи изучили старение у почкующихся дрожжей Saccharomyces cerevisiae гибкую модель для изучения механизмов старения, включая пути старения кожи и ствола. клетки.

Ученые обнаружили, что клетки одного и того же генетического материала и в одной и той же среде могут стареть поразительным образом, их судьба разворачивается по разным молекулярным и клеточным траекториям. Используя микрофлюидику, компьютерное моделирование и другие методы, они обнаружили, что около половины клеток стареют из-за постепенного снижения стабильности ядрышка, области ядерной ДНК, где синтезируются ключевые компоненты белковых «фабрик». Напротив, другая половина возраст из-за дисфункции их митохондрий, единиц производства энергии клеток.

Клетки вступают на путь ядрышек или митохондрий в раннем возрасте и следуют этому «пути старения» на протяжении всей своей жизни через упадок и смерть. В центре контроля исследователи нашли мастер схему, которая управляет этими процессами старения.

Чтобы понять, как клетки принимают эти решения, мы определили молекулярные процессы, лежащие в основе каждого пути старения, и связи между ними, выявив молекулярную цепь, которая контролирует старение клетки, аналогично электрическим цепям, которые контролируют бытовую технику ».

Нань Хао, старший автор исследования и доцент кафедры молекулярной биологии Отделения биологических наук

Разработав новую модель ландшафта старения, Хао и его соавторы обнаружили, что они могут манипулировать и в конечном итоге оптимизировать процесс старения. Компьютерное моделирование помогло исследователям перепрограммировать основную молекулярную цепь, модифицировав ее ДНК, что позволило им генетически создать новый путь старения, который имеет значительно увеличенную продолжительность жизни.

«Наше исследование открывает возможность рационально разработать генную или химическую терапию, чтобы перепрограммировать старение клеток человека с целью эффективной задержки старения человека и расширения диапазона здоровья человека», – сказал Хао.

Исследователи теперь будут тестировать свою новую модель на более сложных клетках и организмах и, в конечном итоге, на клетках человека, чтобы найти похожие пути старения. Они также планируют протестировать химические методы и оценить, как комбинации терапевтических средств и лекарственных «коктейлей» могут вести к долголетию.

«Большая часть работы, представленной в этом документе, выигрывает от сильной междисциплинарной команды, которая была собрана», – говорит профессор биологических наук по молекулярной биологии Лоррейн Пиллус, одна из соавторов исследования. «Одним из важных аспектов нашей команды является то, что мы не только выполняем моделирование, но затем проводим эксперименты, чтобы определить, является ли модель правильной или нет. Эти итерационные процессы имеют решающее значение для работы, которую мы выполняем».