Антивозрастной «клей». Восстановление поврежденной ДНК и нейропротекция

Белок, обнаруженный в наших клетках, это инструмент для устранения биологического старения. Технически он работает как клей, восстанавливая поврежденную ДНК и предотвращая неврологическую дегенерацию. В том числе ту, которая наблюдается при болезнях двигательных нейронов, болезнях Альцгеймера и Паркинсона.

Повреждения ДНК и теория старения

Исследователи из Университета Маккуори нацелились на белок ^[1] [1], известный как дисульфидизомераза (PDI). Этим белком богата цитоплазма клеток, а его роль в том, чтобы направлять другие белки в правильные структуры. Ученые обнаружили, что PDI может проходить через цитоплазму, в центр управления клетки — ядро. И прямо в ядре восстанавливать разрывы в цепях дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).

С возрастом способность нашего организма восстанавливать и поддерживать цепи ДНК закономерно снижается. Это приводит к самим признакам старения и нейродегенерации, а также повышает риск развития серьезных заболеваний.

Как кожа заживляет порезы, так и ДНК в наших клетках нуждается в постоянном ремонте. Каждый день отдельные клетки получают тысячи крошечных повреждений по ДНК. Источники повреждений: продукты наших собственных тел и стрессоры окружающей среды: загрязнение или ультрафиолетовое излучение. Обычно организм реагирует быстро. Но с возрастом эти механизмы восстановления ослабевают, позволяя повреждениям накапливаться.

Доктор нейробиологии Сина Шадфар из Исследовательского центра заболеваний двигательных нейронов, университета Маккуори.

Уязвимые нейроны и сложности регенерации

Наш мозг ^[2] наиболее подвержен повреждениям ДНК. Зрелые нейроны ^[3] высокоспециализированы. И в отличие от других клеток, не обладают центриолями, механизмом, необходимым для деления и репликации клеток. Из-за этого наши тела не могут просто восстановить повреждение ДНК в нейроне или оперативно вырастить новые целые нейроны ^[4] взамен утраченных. Это одна из причин, почему ученые особенно заинтересованы в терапии нейронными стволовыми клетками ^[5] [2] для лечения травм мозга и когнитивных функций.

PDI делает то, что необходимо для подобной ситуации. Белок проникает в ядро ​​клетки и восстанавливать повреждения, что существенно продлевает жизнь и функционирование этих очень важных микроскопических систем.

Клетки мозга особенно уязвимы. В отличие от клеток кожи или крови, они не делятся и не обновляются — поэтому любые повреждения, которые в них накапливаются, остаются. И если повреждения не устранить, это может в конечном итоге привести к гибели этих критически важных клеток. До сих пор мы не знали, почему PDI иногда появляется в ядре. Впервые мы показали, что он действует как клей или катализатор, помогая восстанавливать сломанную ДНК как в делящихся, так и в неделящихся клетках.

Доктор нейробиологии Сина Шадфар из Исследовательского центра заболеваний двигательных нейронов, университета Маккуори. 

Белок PDI для регенерации ДНК

Чтобы определить роль PDI, ученые удалили этот белок из поврежденных ДНК человеческих раковых клеток и нейронов мышей. Эти клетки не смогли восстановить генетические повреждения самостоятельно, но после возвращения PDI эта функция вернулась. В исследовании на живых рыбках данио-рерио исследователи увеличили активность PDI, и это защитило животных от обычных возрастных повреждений ДНК.

Теперь команда изучает различные методы генной терапии с использованием PDI на клетках, включая лечение мРНК для лучшего направления PDI к поврежденным участкам ДНК. Практическое применение строится вокруг болезни двигательных нейронов (БДН). Но технологию можно применять ко всем состояниям, в которых поврежденная ДНК способствует прогрессированию нейродегенеративных состояний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона.

Эта работа потенциально способна изменить наш подход к нейродегенеративным заболеваниям. Мы хотим вмешаться заранее — до того, как будет нанесен слишком большой ущерб. Наша конечная цель — предотвратить или остановить прогрессирование этих разрушительных состояний. За последние 30 лет количество смертей от БДН увеличилось на 250%. Прогнозируется, что к 2041 году число случаев деменции, включая болезнь Альцгеймера, увеличится более чем вдвое.

Доктор нейробиологии Сина Шадфар из Исследовательского центра заболеваний двигательных нейронов, университета Маккуори.

Всё есть яд и лекарство

PDI ранее был идентифицирован как угроза в лечении рака, поскольку было обнаружено, что высокие уровни этого белка защищают опухолевые клетки от атаки. Таким образом, в то время как антивозрастная терапия может быть нацелена на определенные клетки, такие как нейроны для антивозрастной терапии, ученые также могут отключить защитные способности PDI в опухолях, делая рак более уязвимым для лечения.

PDI — это двойной агент. В здоровых клетках он восстанавливает ДНК и помогает предотвратить болезнь. Но в раковых клетках он в итоге защищает опухоль, а не организм. Вот почему так важно полное понимание его роли.

Доктор нейробиологии Сина Шадфар из Исследовательского центра заболеваний двигательных нейронов, университета Маккуори.

Что в итоге? Ассортимент инструментов, которые помогают сохранять здоровье и продуктивность даже в зрелом возрасте – растет. Но, как показывает практика, важность дозировки и уместного использования остается в приоритете. Больше материалов про мозг, психику и сознание вы найдете в материалах Neural Hack ^[6]. Подписывайтесь, чтобы не пропускать свежие статьи!

Список научных источников

1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/acel.70079 ^[1]

2. https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(21)00015-1?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS1934590921000151%3Fshowall%3Dtrue ^[7]