По мнению клеточных биологов из Юго-западного медицинского центра (Southwestern Medical Center) Техасского университета (University of Taxes), открытый ими механизм регуляции экспрессии генов с участием концевых участков хромосом может помочь объяснить феномен старения клеток и то, как они инициируют развитие болезней.

(romoplasticsurgery.com)

Ученые установили, что концевые участки хромосом – теломеры – образуют петли, которые определяют, выключены ли определенные гены, когда клетка молода, и активируются ли они в дальнейшем, способствуя старению и развитию заболеваний.

«Наше исследование предполагает возможность существования потенциально нового механизма подавления теломерами генов в начале жизни и их дальнейшей активации на более поздних ее этапах, когда длина теломер прогрессивно уменьшается. Это новый способ регуляции генов, контролируемый длиной теломер», – комментирует свою работу доктор Джерри Шэй (Jerry Shay), профессор и вице-председатель кафедры клеточной биологии в Техасском университете, возглавлявший исследовательскую группу вместе со своим коллегой доктором Вудрином Райтом (Woodring Wright), профессором клеточной биологии и терапии.

Защищающие хромосомы теломеры становятся короче с каждым делением клетки. После того как их длина достигает критической величины, клетка больше не может делиться и входит в состояние, называемое сенесценцией, или в фазу остановки роста, в которой она производит продукты, отличные от синтезируемых молодой покоящейся клеткой. Большинство исследователей в этой области фокусируют свое внимание на той роли, которую этот процесс играет в развитии рака, но укорочение теломер, как было показано, влияет и на экспрессию генов.

Профессора Вудрин Райт (Woodring Wright)
и Джерри Шэй (Jerry Shay).
(UT Southwestern Medical Center)

Шэй и Райт установили, что медленный «износ» теломер оказывает влияние на экспрессию генов, потенциально способствуя старению и началу развития болезней, еще до того, как теломеры укорачиваются до критической длины, ответом на что является повреждение ДНК, другими словами, сенесценция.

Это открытие, опубликованное в журнале Genes and Development, требует от ученых разработки новых методов картирования взаимодействий, происходящих рядом с концевыми участками хромосом, и использования широкого набора методик для подтверждения последствий этих взаимодействий.

В частности, исследователи показали, что при длинной теломере хромосома может образовывать петлю и за счет этого приближать теломеру к генам, которые ранее считались слишком далекими, чтобы быть регулируемыми теломерой. Если теломера и отдаленные гены на той же хромосоме сближаются друг с другом (образование петли приближает теломеры к генам, находящимся на расстоянии до 10 Мб), теломера, как правило, может подавить эти гены. И наоборот, если теломера коротка, хромосома не образует петли и теломера больше не может влиять на экспрессию генов-мишеней.

Исследователям удалось идентифицировать три гена, паттерны экспрессии которых изменяются длиной теломер, но, по их мнению, эти три гена – лишь верхушка айсберга.

Исходя из анализа результатов своей работы, Райт и Шэй разработали концепцию, согласно которой укорочение теломер может использоваться в качестве часового механизма, срабатывающего в ответ на физиологические изменения у очень долгоживущих организмов, таких как человек, с целью поддержания оптимального состояния клетки в процессе ее старения.

Оригинальная статья:

Telomere position effect: regulation of gene expression with progressive telomere shortening over long distances