Цивилизация
Сотрудники МГУ имени М. В. Ломоносова проанализировали связь между механизмами преждевременного и естественного старения, изучив оболочку ядра в клетках. На основе полученных данных ученые разрабатывают соединение, которое будет регулировать строение и механические свойства ядерной оболочки. Оно поможет предотвратить распространение раковых клеток в организме, вызывая их старение. Работа проходила в рамках проекта, поддержанного Российским научным фондом, а его результаты опубликованы в журнале Frontiers in Genetics.
Строение организма и строение составляющих его клеток в чем-то похожи. Внутренние «органы» клетки защищены «кожей» – плазматической мембраной, отграничивающей клеточное содержимое от окружающей среды и контролирующей поступление веществ внутрь. Однако такая «кожа» есть не только у самой клетки, но и у ее органелл, в том числе у ядра – «мозга», где расположена наследственная информация. Оболочка ядра многослойна, помимо мембранных компонентов – наружной и внутренней мембран – она имеет внутренний слой – ядерную ламину, представляющую собой сеть белковых филаментов, одним из основных компонентов которых является белок ламин А.
Ламина это структура с разными ролями: она принимает участие в расположении хромосом в трехмерном пространстве ядра и регулирует структурное состояние генов, что влияет на их работу. Другая важная роль – защита генетического материала от механических повреждений. Ученые обнаружили множество патологических состояний, причиной которых было возникновение мутаций в различных участках гена ламина А. Среди этих заболеваний особый интерес представляют синдромы ускоренного старения, развивающиеся из-за нарушения созревания ламина А.
«В этой работе мы стремились понять, каким образом изменение активности ядерной оболочки приводит к преждевременному старению, а также выяснить, не окажутся ли сходные механизмы причиной естественного процесса», – рассказал руководитель проекта, один из авторов статьи Игорь Киреев, доктор биологических наук, заведующий отделом электронной микроскопии НИИ физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ имени М. В. Ломоносова.
Важно отметить, что при злокачественной трансформации, сопровождающейся метастазированием (распространением раковых клеток по организму), ген ламина А часто выключается. Ученые предполагают, что дефицит ламина А приводит к снижению упругости ядра и позволяет раковым клеткам легче «протискиваться» через узкие межклеточные пространства и «проползать» между фибриллами межклеточного матрикса. Поэтому основная идея проекта – получить возможность экспериментально и обратимо вызывать изменения в структуре ламина А.
По задумке исследователей, подавление ферментов, отвечающих за финальные стадии созревания ламина А, приведет к преждевременному старению на клеточном уровне. Это сопровождается повышением жесткости ядра и, как следствие, снижением миграционной активности. Ученые уже провели наблюдения за перемещением клеток с мутантным ламином А, а также измерили жесткость ядра при помощи ион-проводящего сканирующего микроскопа. Они выяснили, что при удалении ламина А пластичность ядра и подвижность клеток повышается, а замена нормального ламина А на мутантный (ответственный за ускоренное старение) приводит к обратному эффекту: ядерная оболочка становится жестче, и клетки не могут протискиваться через узкие проходы, так что их перемещение замедляется.
Используя эти знания, биоинформатики ищут оптимальные ингибиторы фермента, ответственного за превращение незрелого преламина А в зрелый нормальный белок. Авторы надеются, что применение таких препаратов в рамках комплексной терапии рака замедлит образование метастазов и позволит врачам более эффективно бороться с опухолями.
«Поддержка РНФ позволила нам не только укрепить материальную базу наших исследований, но и привлечь к работе перспективную молодежь, для которой важно не столько материальное вознаграждение, сколько возможность проводить передовые исследования в комфортных условиях», – заключил Игорь Киреев.
