Старение и ретротранспозоны

Воскрешение замурованных в геном человека вирусов связали с ускоренным старением организма.

Даниил Сухинов, Naked Science

Старение организма связано с ухудшением его физиологического состояния и проявлением ряда хронических заболеваний. Несмотря на долгие годы исследований этого процесса, многие молекулярные изменения и механизмы, лежащие в его основе, остаются малоизученными. Клеточное старение — наиболее характерный признак старения и связанных с ним заболеваний, при которых важную роль играют запрограммированные эпигенетические изменения.

Эти изменения происходят под влиянием внешних факторов среды и влияют на то, какие гены и каким образом работают. Так, внешний источник стресса может вызвать необратимую остановку клеточного цикла (жизни клетки от деления до деления) и привести к ее смерти. И практически неизвестно, какую роль в этих процессах играют мобильные элементы генома — ретротранспозоны.

Ретротранспозоны (или эндогенные ретровирусы) — реликт поразившей наших предков древней ретровирусной инфекции, закрепившийся в их геноме в процессе эволюции. Сегодня такие вставки генов древних вирусов составляют около восьми процентов всего генома человека. Естественно, ретротранспозоны сохраняются не в первозданном виде: в результате эволюционного давления они накапливают мутации, которые обычно препятствуют их репликации (размножению), транспозиции (передвижению) в геноме и синтезу связанных с ними белков.

Международная команда исследователей из Китая и США заинтересовалась самым молодым подсемейством эндогенных ретровирусов человека HERVK (HML-2). Ученые обнаружили, что в стареющих человеческих клетках эти ретровирусы восстанавливают свою способность производить белки, необходимые для создания ретровирусоподобных частиц (РВПЧ). Поэтому в условиях стресса, как только останавливается клеточный цикл и ослабевает «надзор» за ретротранспозонами, сотни копий вируса HERVK, содержащихся в геноме человека, начинают синтезировать РНК, ДНК и белки вирусных частиц.

Схема участия эндогенных ретровирусов подсемейства HERVK (HML-2) в ускоренном старении клеток человека / © Xiaoqian Liu et al, Cell, 2023

Накопление вирусного генетического материала в клетках запускает врожденный иммунный ответ, вызывая воспалительные реакции и ускоряя клеточное старение. Более того, после смерти одной клетки высвобожденные РВПЧ могут эффективно передавать сигналы старения другим клеткам поблизости, а также в другие органы и ткани, используя кровоток. Тем самым это приводит к лавинообразному старению «инфицированных» молодых клеток.

Однако, как оказалось, эти процессы можно прервать: исследователи разработали и протестировали несколько эффективных стратегий вмешательства, для ингибирования реактивации эндогенных ретровирусов и устранения вирусных частиц. Каждая из этих стратегий блокирует различные этапы жизненного цикла вируса, чтобы облегчить и замедлить старение тканей и всего организма. 

Таким образом, работа открывает широкие возможности для создания научного метода оценки старения и разработки терапевтических стратегий для облегчения процессов старения и связанных с этим болезней.

Результаты исследования подробно изложены в статье, опубликованной в журнале Cell (Xiaoqian Liu et al., Resurrection of endogenous retroviruses during aging reinforces senescence).

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru